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高速铁路挤扩桩高桩板结构路基承载机理及沉降数值分析
| 论文题名： | 高速铁路挤扩桩高桩板结构路基承载机理及沉降数值分析 |
| 关键词： | 高速铁路;软弱路基处理;挤扩桩高桩板结构;承载机理;沉降特性 |
| 摘要： | 桩板结构作为一种新型的路基结构形式在高速铁路处理软弱路基中效果显著，其强度高、刚度大、结构简单、施工简便、沉降控制效果好等优点使其被广泛应用于国内外许多工程。另外，挤扩桩作为一种变截面桩型在控制沉降、降低施工成本等方面优势显著。鉴于二者的优势，本文运用ABAQUS软件对挤扩桩高桩板结构的承载机理和沉降特性进行了数值模拟研究，并以直孔桩高桩板结构作为参照，主要研究了桩长、桩径、桩间距、盘径、盘数量及承载板厚度几个重要的影响因素，主要研究结论如下： (1)传统的直孔桩高桩板结构上部受荷时，其桩顶轴力值最大，随桩深度的增大其值逐渐减小，且减小的趋势逐渐增大，在桩端处降至最小值。桩体和桩间土荷载分担量近乎呈线性增长，且桩体荷载分担比在整个加载过程中逐渐增大，但变化较小，桩间土则与之一一对应。桩周土沉降云图呈“驼峰状”，同一水平位置处桩侧土体沉降值最大，两桩中间部位沉降值最小。 (2)挤扩桩高桩板结构承受上部荷载时，其桩顶轴力变化类似于直孔桩高桩板结构，但在承力盘处其桩身轴力发生突降。随着荷载的增大，承力盘盘阻值逐渐增大，其荷载分担比也逐渐上升，对于双盘挤扩桩高桩板结构，其上盘盘阻值小于下盘盘阻值。桩周土体沉降在承力盘处“驼峰”宽度变窄，且承力盘对桩周土体的影响范围大致在1~2倍盘径左右。 (3)整体来讲，桩板结构的沉降量与桩长、桩径、盘径、盘数量呈负相关，与桩间距和承载板厚度呈正相关；桩体荷载分担比与桩间距呈负相关，与桩长、桩径、盘径、盘数量、承载板厚度呈正相关，桩间土荷载分担比则与之相反；而承力盘发挥作用的大小与桩长呈负相关，与盘径、盘数量、桩间距及承载板厚度呈正相关。 (4)在荷载达到规范要求时，与桩长为15m的直孔桩高桩板结构相比，盘径为3倍桩径的单盘和双盘挤扩桩高桩板结构沉降分别减小了12.76%和24.29%，其沉降控制量分别接近于桩长为18m和20m的直孔桩高桩板结构。当单盘挤扩桩高桩板结构盘径分别为2d，2.5d，3d时，其沉降量分别减小了6.69%，10.23%和12.76%。 (5)承力盘对盘上桩周土竖向沉降影响随盘径的增大而变大，且影响较大的范围大致在1/2D范围内，对盘下侧土体竖向沉降的影响范围与上侧相比更广，大致在1~2D范围内。 |
| 作者： | 冯龙辉 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 陈立宏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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