樁承土袋拱加筋路堤工作機理的宏細觀研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，在深厚軟土地基上修建高速公路越來越多，樁承加筋路堤作為軟土路基處理的一種新型技術，其具有可快速填筑施工，施工工期短，能有效地控制地基的沉降和側(cè)向變形等優(yōu)點，在路堤下軟土地基處理中具有廣泛的應用前景。目前，土工合成材料加筋土工程中得到了廣泛的應用，日本開始應用一種新型加筋材料，即采用加筋材料包裹土體——土袋來加固軟土地基，與常規(guī)土工合成材料相比，其具有施工方便、造價低及環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點，土袋作為加筋材料引入樁承路

2、堤工程的探索具有重要意義。
　　 本文結合樁承加筋路堤的土拱效應及加筋材料的拉膜效應，提出了樁承土袋拱加筋路堤方法。由于其作用機理很復雜，且對于土袋及土袋拱的力學性質(zhì)、樁承路堤系統(tǒng)計算理論研究還很不夠，嚴重影響其應用的科學性。因此，對樁承土袋拱路堤的工作機理進行深入研究，揭示路堤系統(tǒng)的的荷載傳遞特性和變形規(guī)律并總結出一套設計方法具有重要的理論和工程實踐意義。
　　 基于上述背景，本文首先從土袋體在豎向荷載作用下的力學機理

3、分析著手，研究土袋體力學性質(zhì)，分別考慮矩形、半圓形及半橢圓形三種情況，建立土袋體受力模型，并求出了模型的解析解。研究表明：土袋體的強度增長主要是由于袋子材料的周長變形引起的；土袋體的拉應力和豎向壓力均隨土袋體的尺寸和填充材料摩擦角的增大而增大。最后，應用離散元方法驗證了土袋模型的假設條件及其解析解的準確性。數(shù)值分析結果表明：土袋體在豎向壓縮過程中，謝積基本保持不變，周長應變隨壓縮量的增大而增加；土袋豎向壓縮過程大致分為初始側(cè)向膨脹、中間

4、豎向壓密及袋子材料拉伸破壞三個階段。
　　 其次，通過模型試驗研究了樁承土袋拱加筋路堤的工作機理，分別研究了樁土應力、路堤沉降、土拱效應參數(shù)（樁土應力比和荷載分擔比）的發(fā)展變化規(guī)律，對比分析了不同加筋形式樁承路堤的工作性狀，并選取一組典型工況進行了長期試驗。室內(nèi)試驗結果表明，土拱效應的發(fā)揮與填料高度、樁間距及土袋拱高度等因素有關；樁承路堤中存在土袋拱加筋，荷載傳遞效果較為明顯，且樁土沉降較為協(xié)調(diào)；結合細觀圖像分析，土袋拱腳外側(cè)細

5、觀參數(shù)變化劇烈，剪切作用較明顯；路堤填筑完成后，軟土地基固結對樁承土袋拱加筋路堤的土拱效應影響相對較小。
　　 然后，對室內(nèi)模型試驗進行模擬，主要分析不同土袋拱高度、填料高度及樁間距等工況下樁承路堤的工作機理，樁土應力和位移的漸進發(fā)展演化，并且對比分析了土袋拱加筋和無加筋體樁承路堤的工作性狀。數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，數(shù)值分析結果與室內(nèi)試驗結果雖量值有差別，但規(guī)律性一致；樁承土袋拱加筋路堤中土拱效應不僅取決于樁間距、填料高度及土袋拱高度，還