【博士】桩承式路堤固结性状的试验与理论研究【2009】

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内容简介

　　学科专业：岩土工程　　授予学位：博士　　学位授予单位：浙江大学建筑工程学院　　学位年度： 2009年　　本文主要研究了桩承式路堤的固结问题及其对路堤承载变形性状的影响，完成了以下工作：　　1)总结了目前国内外学者对界面剪切试验的研究现状和存在的问题。进行了软粘土．混凝土界面大型剪切试验，获得了界面剪切特性，提出了描述软粘土中桩土界面剪切特性的双曲线模型参数确定方法。该试验为国内外首次进行的软粘土．混凝土界面大型剪切试验(界面尺寸380mmx450mm)，研究了软粘土．混凝土界面的剪切特性，获得了界面峰值抗剪强度、极限相对位移、初始剪切刚度等规律，提出了描述软粘土中桩土界面荷载传递规律的双曲线模型及其参数确定方法。　　2)采用饱和土介质的有限元方法研究了桩承式路堤固结性状。在打穿及未打穿软土层两种情况下，探讨了桩承式路堤的适用条件、路堤及地基沉降分布规律，研究了桩托板尺寸、桩间距、路堤高度、桩长及土工格栅刚度等参数对桩体荷载分担比的影响，分析了地基中超静孔隙水压力、有效应力和总应力随时间的变化规律，为建立桩承式路堤的半解析固结模型提供了基础。　　3)建立了考虑路堤．托板．桩．地基耦合作用的半解析固结模型，解决了有限元固结分析时无法很好模拟桩土界面剪切特性的难题，分析获得了桩承式路堤沉降、桩土荷载分担比等规律。在界面剪切试验和有限元分析的基础上，将单桩等效处理范围内的地基及上部路堤填料简化为轴对称圆柱体，通过土拱效应把路堤与地基及桩体联系起来，采用有限差分法求解地基固结问题，采用荷载传递法求解桩土荷载传递问题，首次建立了考虑路堤．托板．桩．地基耦合作用的半解析固结模型，并获得了解答。该模型避免了有限元固结分析时无法很好模拟桩土界面剪切特性的难题。　　4)基于软土层打穿的台缙高速公路和软土层未打穿的申苏浙皖高速公路桩承式路堤现场实测数据，验证了所提出的考虑路堤．托板．桩．地基耦合作用的半解析固结模型。在桩打穿软土的台缙高速公路和桩未打穿软土的申苏浙皖高速公路工程中，根据托板上土压力、桩间土上土压力、桩顶沉降、桩间土沉降、地基深层水平位移等测试，探讨了地基固结过程中的桩托板及桩间土上的土压力、桩体荷载分担比、路基沉降及深层水平位移等随时间的变化规律，并把试验数据与所提出的半解析固结模型计算分析结果作了比较，验证了理论模型的可靠性。　　5)在以上工作的基础上，提出了桩承式路堤技术的设计方法，给出了路堤沉降、桩土荷载分担比、桩身荷载等确定方法。着重讨论了路堤荷载传递、沉降及桩的承载力等的设计计算方法，并将本文提出的方法与英国规范、德国规范、北欧设计手册以及Chen等方法进行了比较。最后，给出了一个桩承式路堤典型的设计实例。　　

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