路堤荷载下刚性桩加固复合地基稳定性简化计算方法研究

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hbb88191312
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
为满足路堤在填筑后的工后沉降要求,在当前的公路、铁路建设过程中已经大量使用以预制混凝土管桩为代表的刚性桩加固软土路基。但是,路基整体滑移失稳的现象仍有发生。规范中已有的计算方法多为极限平衡法。不能考虑刚性桩的弯曲破坏,也不能将桩的受力与路基变形结合起来。
  本文基于MobilizableStrengthDesign(MSD)方法,引入基于弹性理论的桩土相互作用解答,利用MATLAB开发了路堤下刚性桩加固软土路基稳定性及桩身受力计算方法。采用已有的及小型离心机试验结果验证了简化计算方法的正确性。进一步对不同位置、刚度、嵌固条件下桩身水平向、竖直向的受力进行研究。最后研究了路基中刚性桩的综合受力性质,并研究了刚性桩对路基稳定性的影响。
  在水平方向上,刚性桩越接近位移模式中心、桩土相对刚度越大、嵌固条件越好,承受的弯矩越大,并且越容易在软硬土层交界面处产生弯曲破坏。反之,则易在位移模式边界处、扇形区中心处产生弯曲破坏。对于浮桩,则更容易产生整体的倾覆破坏。多排桩之间的相互影响可以忽略不计。
  在竖直方向上,刚性桩受到竖向集中力部分在实际计算中可以忽略。只考虑受负摩阻力的被动桩,桩身最大轴力位置主要受在路基中位置的影响。最大轴力值接近位移模式中心与边界的水平向中点处。
  实际填筑过程中,桩体会产生连续性破坏,且同一根桩会产生2次弯曲破坏。处在位移模式中心处的桩在路堤填土高度较低时也可能发生破坏;处在位移模式边界处的桩在填土高度较高时也不产生破坏。在扇形区桩体的全部破坏后,路基稳定性显著降低。
其他文献
"一带一路"倡议推动着沿线国家和地区重大基础设施工程的建设,然而这些地区又多分布着盆地和山脉地形,且近几年沿线地区地震频发,其中多为危害严重的浅源地震,这种地质环境对工程建设极为不利。然而,在以往关于局部不规则地形的地震动研究中,震源均被假定为平面波。这种假定在震源距较大时,是相对合理的,但对于浅源地震来说,震源距通常较小,入射波的曲率影响不能忽略,此时应采用球面波来模拟震源。但是目前关于球面波入
随着我国公路交通事业的快速发展,大跨径公路桥梁迎来建设的热潮。悬索桥由于自重较小、跨越能力出众且造型美观,因此在大跨径桥型中被广泛采用。在悬索桥中,采用耐候钢-砼组合加劲梁可以更好地利用耐候钢和混凝土的材料特性,提升耐久性的同时减少工程造价。加劲梁和主缆作为悬索桥的主要受力构件,在服役过程中时刻承受着环境侵蚀的作用,承载能力因此而下降,威胁桥梁的运营安全。因此,评估桥梁在运营期内的承载能力下降情况
学位
在基于性能的桥梁抗震设计方法中,桩基础通常作为能力保护构件抵抗正常使用状态和承载力极限状态下的弯矩、剪力和轴力,以及在地震作用下由墩柱传来的最大弯矩、剪力和轴力。当承受由墩柱传来的最大弯矩时,群桩基础中的最外排桩可能会受到很大的拉力。基于此,本文以天津市域轨道交通Z2线桥梁桩基础为工程背景,对拉力和弯矩共同作用下桩基受力特性和破坏机理进行了研究。本文主要的研究内容与成果如下:  (1)分析了拉力和
学位
空间网格结构已经广泛应用于机场、火车站、体育馆等大型公共建筑中,随着使用年限的增加,可能由于老化、受灾、使用功能改变等原因导致结构承载能力不足,因此对在役空间结构加固研究亟待完善。焊接空心球节点是空间结构中应用最广泛的节点之一,目前对焊接空心球节点的加固方法研究主要集中于完全卸载后加固,但工程实际中普遍存在负载加固问题,因此需要对负载工况下焊接空心球节点加固方法进行研究,以满足实际工程的需要。  
大量的工程实例显示,钢筋混凝土结构中的钢筋锈蚀问题是引起结构失效的主要原因之一。特别是在极地低温环境下,混凝土长期受冻引起内部裂隙发展,各类腐蚀性物质更易侵入混凝土中,进而加快了钢筋锈蚀的产生。纤维增强复合(FRP)材料具备耐腐蚀、高强、轻质、电磁绝缘等诸多优势,用FRP筋替代钢筋的FRP筋混凝土结构体系为解决低温工程结构难题提供了新的方向。而现阶段国内外对于低温环境下FRP筋性能的研究较为匮乏,
学位
梁柱连接节点作为钢框架结构的传力枢纽以及各种构件的约束条件,对框架结构的承载力有着十分显著的影响。传统的梁柱连接节点力学性能研究多侧重于平面梁柱连接节点,而实际工程中,梁柱连接节点大多数是承受双向荷载作用空间节点,平面节点的受力模式和破坏方式往往不能完全反映结构在实际使用中的双向受力状态。本文以方钢管柱和圆钢管柱-H形钢梁梁柱连接空间铸钢节点作为研究对象,采用了理论分析方法和有限元数值模拟方法,对
学位
天然气是21世纪的高效清洁能源,我国天然气供气比例逐年上升,城市天然气管道管网数量增长,导致了燃气安全事故频发。目前我国正在大力推行综合管廊基础设施建设,鼓励燃气入廊。这样可以减少燃气安全事故数量,但是在封闭燃气舱室中一旦发生燃气泄漏爆炸,造成的后果可能会更严重。  本文对综合管廊内天然气爆炸荷载特性进行研究,并对综合管廊发生天然气泄漏爆炸的后果进行了定量风险评估。主要研究内容及成果如下:  (1
学位
地铁由于具有安全、高效等优点而在城市中得到了大力的发展,是解决交通资源紧张问题的重要手段之一。盾构法是目前地铁在城市中施工的主要工法。由于周围地层环境的复杂以及施工工艺的缺陷,盾构施工难免会对周围地层产生扰动,使土体经历一系列复杂的应力路径,进而改变土的力学特性。此外,当隧道施工完成后进入运营期间,隧道及周围土体还会承受不同的动力荷载。因此,研究隧道周围土体在经过盾构施工应力路径后动力特性如何变化
学位
近年来,装配式建筑由于具有绿色环保、能耗低、施工效率高、劳动力需求少等优点,受到国家大力推广,而钢结构模块建筑作为装配化更高的新兴建筑形式,更是迎来了发展的上升期。然而,目前对钢模块结构的研究主要集中在模块单元间节点的力学性能及简化,对于将波纹板作为围护结构的模块建筑,结构设计时如何考虑波纹板刚度贡献且对其采用合理的建模分析方法的研究较少。因此,有必要对模块单元的波纹板刚度贡献进行研究,提出一种满
将废弃轮胎橡胶研磨成橡胶颗粒加入水泥基材料,不仅是回收利用废弃轮胎的有效途径,也是改善水泥基材料脆性、提高抗裂性能的有效途径,但也带来负面影响即力学强度显著降低,这限制了橡胶集料水泥基材料的发展与应用。碳纳米管(Carbonnanotubes, CNT)作为新型一维纳米材料以优异的力学特性在金属、陶瓷中表现出显著的增韧效果,但是CNT在橡胶集料水泥基材料中的应用尚未有相关研究。本文首次制备了CNT