论文部分内容阅读
将桩板式路基结构应用于高速公路拓宽施工中,是近几年来新兴起的一种高速公路拓宽方式,桩板式路基结构具有强度高、刚度大、占地少等优点。本文以软土地区高速公路拓宽桩板式路基结构为研究对象,对其进行沉降计算理论推导与桩侧摩阻力分析,依据正交试验法对桩板式路基结构的数值计算模型进行参数优化,并用FALC3D有限差分软件建立优化后的数值计算模型,对数值计算模型进行理论计算与数值模拟、现场实测沉降值与模型整体沉降值的对比分析。(1)通过对桩-板-土复合桩板式路基结构体系进行研究,得到了桩板式路基结构的沉降特性,将沉降分为受桩与软土性质共同影响的桩土复合沉降段和仅受软土自身压缩性能影响的桩端土压缩沉降段两部分,建立了桩板式路基结构整体沉降计算理论公式;依据佐藤悟的荷载传递模型函数与荷载传递函数法的基本微分方程,得到桩身侧摩阻力与桩身轴力计算理论公式。(2)通过正交试验法对桩板式路基结构的设计参数进行优化,对优化后的数值计算模型进行桩土沉降差异分析。选取桩长、桩径、桩间距与承载板厚4个主要因素进行正交试验,应用极差分析法对模型的桩板结构沉降特性、承载板挠曲变形特性与桩板结构的受力特性进行分析,得出优化后的设计参数为桩长20m、桩径0.6m、桩间距6m、承载板厚0.26m;依据优化后的设计参数建立数值模型,通过桩基沉降曲线与桩侧软土沉降曲线的对比分析,发现桩板式路基结构中桩基与桩侧软土的沉降差随土层深度的增加而减小。(3)通过对桩板式路基结构理论计算与数值模拟的对比来分析二者的吻合度,并对其随时间的整体沉降进行预测。在对桩板式路基结构的整体沉降、桩基轴力与桩侧摩阻力三方面进行理论计算与数值模拟的对比分析之后,发现理论与模拟的差值随着土层深度的增加呈现逐渐减小的趋势,说明两者存在较好的吻合度;通过对现场实测沉降曲线与数值模拟的整体沉降曲线的对比分析,发现两曲线随时间的增长趋势相似,说明建立的数值计算模型能够很好地预测高速公路拓宽段最终沉降值。由模拟沉降曲线可知桩板式路基结构最终沉降量约为22mm,符合高速公路拓宽工程沉降规范控制要求,这为新型桩板式路基结构进行沉降预测提供了一种新方法。该论文有图47幅,表23个,参考文献61篇。