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本文研究了路堤下管桩复合地基的加固机理,其主要内容及研究成果如下:
(1)基于“桩-网复合地基”的定义,提出了路堤下管桩复合地基的定义,分析其组成,揭示了其工作效用及桩、桩帽、加筋垫层、土体间的协同作用机理。
(2)分析路堤下管桩复合地基桩土应力比计算常用的两种模型,分别列举了不同模型下桩土荷载分担比计算公式。基于Winkler弹性地基模型及加筋垫层弯曲成抛物线的假设,推导了加筋材料拉拔力、应变的计算公式,并对桩土荷载分担比计算公式进行修正,提出了考虑加筋垫层应力协调作用后的桩土荷载分担比计算公式。结合工程实体试验资料进行对比分析表明,剪切环理论及自然平衡拱能很好地适用于不同路堤填土高度时的管桩复合地基桩土应力比计算:同时,本文所推导的加筋材料拉拔力、应变率等计算公式也具有较强的适用性。
(3)复合地基中桩间土承载力取天然地基承载力,采用D.W.Taylor极限承载力公式确定;单桩极限承载力可采用双桥静探资料计算,而路堤下管桩复合地基的单桩承载力必须考虑负摩擦力的负面影响;路堤下管桩复合地基极限承载力由加筋垫层复合地基和桩体复合地基承载力两部分组成,在进行桩体复合地基承载力计算时应充分考虑不同的破坏模式。
(4)将路堤沉降分为瞬时沉降、主固结沉降及次固结沉降三部分,着重探讨主固结沉降的计算方法。在传统应力修正法的基础上考虑桩土间的相互作用,推导出复合地基加固区压缩量计算公式;基于Vesic小孔扩张理论求解桩顶、桩底刺入量;加固区下卧土层压缩量计算时宜桩土分开考虑。
(5)结合佛山一环软基处理试验段监测及检测成果,分析了路堤荷载作用下管桩复合地基中土压力、沉降、格栅应变等随填土荷载及时间的变化规律。
(6)将基于建筑地基的“按沉降控制理论”及“疏桩”观点推广到路基软土加固中,提出了“按工后沉降控制”的设计方法,分析讨论了工后沉降的组成及计算方法,并结合工程实例,给出了具体设计步骤。实践表明,该方法具有较好的工程应用前景。