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路堤荷载下沉管灌注筒桩复合地基性状研究

作　者: 陈志军
导　师: 龚晓南
学　校: 浙江大学
专　业: 岩土工程
关键词: 沉管灌注筒桩复合地基路堤土塞沉降拉膜效应土拱效应有限元
分类号: U416.12
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
下　载: 574次
引　用: 9次
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内容摘要

随着我国经济建设的快速发展,在深厚软土地基上修建高等级公路越来越多,沉管灌注筒桩(简称筒桩)作为软土路基处理的一种新型技术,吸收了预应力管桩、振动沉管桩的技术优点,具有混凝土使用方量少,造价低,承载力高,施工方便的特性,在路堤下软土地基处理中具有广泛的应用前景。为此本文开展了对筒桩及路堤下筒桩复合地基的理论研究。首先对筒桩进行简单的介绍,并对目前桩基及复合地基理论进行概况分析。其次,介绍筒桩桥头软土处理的现场试验并对测试成果进行分析,包括成桩质量、单桩及群桩承载力试验、成桩前后地基土性的改变、桩问土和桩顶土压力、分层沉降、侧向位移和孔隙水压观测。分析结果表明筒桩施工工艺成熟,施工质量可靠,筒桩联合土工格栅处理桥台软基,可以很好的解决桥台的跳车问题。第三,考虑桩土界面的摩擦接触,采用轴对称平面有限元方法对竖向荷载作用下筒桩单桩进行数值模拟,分析筒桩内、外侧摩阻力、桩端阻力及各项荷载分担比的变化规律和土塞的性状,提出筒桩单桩极限承载力的计算公式。第四,采用典型段三维有限元方法模拟路堤下筒桩复合地基,并且考虑桩土界面的摩擦接触、挚层中的土工格栅以及填土的分层加载,以使计算模型在力学概念上更为合理,对复合地基变形、荷载传递机理的影响因素做了研究。计算表明路堤填土中的土拱效应、土工格栅的拉膜效应或多层格栅垫层的梁效应保证了大部分荷载由筒桩承担,有效的减少了复合地基总沉降和不均匀沉降。第五,将现场实测成果与本文的有限元方法进行对比分析,表明有限元方法对筒桩单桩及路堤下筒桩复合地基的工作性状分析是可行的。

全文目录

第一章绪论  9-25
  1．1 研究背景  9-10
  1．2 筒桩技术介绍  10-13
    1．2．1 概述  10
    1．2．2 筒桩工作原理  10-12
    1．2．3 筒桩的技术优点  12
    1．2．4 适用范围  12-13
  1．3 筒桩及筒桩复合地基理论基础  13-20
    1．3．1 桩基计算理论和研究现状  13-15
    1．3．2 复合地基基本理论  15-20
  1．4 路堤下筒桩复合地基的应用和研究现状  20-24
    1．4．1 桩承式路堤一般形式及应用  20-21
    1．4．2 桩承式路堤研究现状  21-24
  1．5 本文的主要工作  24-25
第二章路堤下筒桩复合地基试验分析  25-34
  2．1 工程概况  25
  2．2 测试内容  25-27
  2．3 试验成果研究  27-33
    2．3．1 成桩质量检测  27
    2．3．2 单桩及群桩复合地基承载力  27-28
    2．3．3 成桩前后地基土物理力学性质及承载力的变化  28-30
    2．3．4 路堤下筒桩复合地基基本性状  30-33
  2．4 本章小结  33-34
第三章有限单元法理论基础  34-42
  3．1 引言  34
  3．2 材料的本构模型  34-36
    3．2．1 弹塑性本构模型  34-36
    3．2．2 非线性弹性模型  36
  3．3 有限元单元类型  36-41
    3．3．1 空间八节点单元  36-38
    3．3．2 轴对称四节点单元  38-39
    3．3．3 土工格栅膜单元  39
    3．3．4 接触单元  39-41
  3．4 本章小结  41-42
第四章竖向荷载作用下筒桩单桩性状分析  42-62
  4．1 引言  42
  4．2 筒桩单桩有限元模型的建立  42-44
  4．3 竖向力作用下筒桩单桩性状分析  44-58
    4．3．1 基本算例分析  44-46
    4．3．2 影响筒桩单桩性状的主要因素  46-58
  4．4 土塞性状分析  58-59
  4．5 筒桩单桩极限承载力计算公式  59-60
  4．6 本章小结  60-62
第五章路堤荷载下筒桩复合地基三维性状分析  62-103
  5．1 引言  62-63
  5．2 路堤下筒桩复合地基三维有限元模型建立  63-66
  5．3 基本算例分析  66-74
  5．4 影响路堤下筒桩复合地基性状的主要因素  74-100
    5．4．1 置换率的影响  74-85
    5．4．2 垫层刚度的影响  85-93
    5．4．3 筒桩参数的影响  93-98
    5．4．4 地基土性的影响  98-100
  5．5 本章小结  100-103
第六章工程实例分析  103-109
  6．1 引言  103
  6．2 工程实例一  103-104
  6．3 工程实例二  104-106
  6．4 工程实例三  106-108
  6．5 本章小结  108-109
第七章结论与建议  109-111
  7．1 主要结论  109-110
  7．2 进一步工作的建议  110-111
参考文献  111-116
致谢  116-117
浙江大学岩土工程研究所历届博士学位论文目录  117-120

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