柔性基础下刚性桩复合地基受力及破坏特征分析

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随着高速公路和高速铁路的快速发展,CFG桩、素混凝土桩和钢筋混凝土桩等刚性桩越来越多的被运用到复合地基中。对于柔性基础下复合地基除承载力和沉降计算外,还应进行稳定验算。目前国内外普遍采用极限平衡法,假设桩体发生剪切破坏进行分析;但实际复合地基中的部分桩体需承受较大的弯矩和拉应力,因此还可能会产生桩体受弯和受拉破坏。近年来国内外的研究结果表明:刚性桩较高的抗剪强度在使用中并不能完全发挥,按桩体剪切破坏来进行路堤的稳定验算往往过高估计了路堤的稳定性,是不安全的。本文采用ABAQUS软件建立了柔性基础下刚性桩复合地基三维分析模型,首次采用混凝土损伤模型实体单元,考虑桩体开裂或破坏后的应力迁移,研究了路堤填筑及后期加载过程中单桩复合地基和群桩复合地基桩体的受力及破坏特征;并探讨了桩端进入持力层深度、置换率和加筋垫层对刚性桩复合地基受力及变形特性的影响。研究表明:(1)混凝土损伤模型能够较好的模拟和反映桩体在加载过程中的受力和破坏特征;(2)复合地基中不同位置处桩体对复合地基的抗滑贡献不同,在破坏时所承受的桩身最大弯矩也不同;(3)群桩复合地基中桩体的破坏是一个由开裂至破坏的动态发展过程;(4)加筋垫层能有效的改善刚性桩复合地基的应力分布,提高刚性桩复合地基的承载力和稳定性。
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