基于加筋路堤下CFG樁復(fù)合地基現(xiàn)場試驗段分別建立單樁、群樁及全斷面有限元模型,探討幾何模型、樁土接觸等條件對系統(tǒng)變形、應(yīng)力分布及荷載傳遞的影響。結(jié)果表明:受路堤邊界效應(yīng)影響,全斷面模型的沉降及荷載分配完成較快,應(yīng)力比n、樁的荷載分擔效率系數(shù)E均在路肩內(nèi)側(cè)附近達到最大值,且分別高于路中位置15.7%和5.2%。坡腳位置樁頂位移矢量角、樁的水平荷載及彎矩顯著。單樁與群樁模型規(guī)律較為相近,沉降發(fā)展相對遲緩且略低于全斷面模型。各有限元模型預(yù)測的最終狀態(tài)的n,E及等沉面高度均正比于其樁土沉降差。統(tǒng)計表明單樁加固范圍內(nèi)實測與理論荷載誤差可達-35.1%～58.5%,樁土豎向應(yīng)力分布并不均勻。設(shè)置允許樁土發(fā)生相對位移的接觸條件將增大沉降量及等沉面高度,并影響淺層樁身受力。樁承式加筋路堤有限元數(shù)值計算應(yīng)優(yōu)先選擇考慮樁土接觸條件的全斷面模型。 

【文章來源】：巖土工程學(xué)報. 2020,42(11)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

加筋路堤下CFG樁復(fù)合地基剖面圖

路堤填筑過程

為探討有限元幾何建模方法、樁土接觸與土工加筋等條件對樁承式加筋路堤荷載傳遞及變形的影響，使用ABAQUS有限元軟件根據(jù)上述現(xiàn)場工況分別建立如圖3所示的3種三維數(shù)值模型，即單樁模型、群樁模型及全斷面模型。單樁模型橫截面積等于梅花形幾何布樁的單樁加固面積（3.46 m2），類似地，群樁模型為7樁模型，二者均默認路堤為大面積等厚堆載工況且不考慮路堤邊坡的存在。全斷面幾何建模與實際相對應(yīng)，如圖3(c),(d）所示，根據(jù)對稱性，以路堤中心線為對稱軸取半幅路堤及其影響范圍建模（模型總寬度為3倍的路堤底面寬度），考慮梅花形布樁的特殊性沿路堤長度方向取兩排樁建模（包括一排整樁和兩排半樁）。此外，以全斷面模型為基準分別建立有、無樁土接觸及土工加筋條件的對比模型，文中模型編號如表1所示�？瞻讓φ諡闊o樁、無加筋全斷面模型。當文中不做特別說明時，所述模型均指有加筋、設(shè)置樁土接觸（即允許樁土發(fā)生相對位移）的模型。使用ABAQUS建立文中所述3種有限元模型時，所用材料和單元類型均相同。主要建模參數(shù)及設(shè)置概述如下：參考相關(guān)文獻[10]，地基土及路堤材料均采用莫爾–庫侖理想彈塑性本構(gòu)模型，CFG樁及加筋體采用彈性模型，根據(jù)地質(zhì)勘查資料[1]整理相關(guān)材料參數(shù)見表2。其中加筋為剛塑性土工格柵，應(yīng)變?yōu)?%時達到極限抗拉強度200 k N/m。地基土采用C3D8P單元進行流固耦合計算，路堤及CFG樁采用C3D8單元，加筋采用M3D4單元并使用Embedded Region方法嵌入碎石墊層中�，F(xiàn)場地下水位埋深很淺，排水面為地表；不考慮成樁過程，以正常固結(jié)狀態(tài)的有效應(yīng)力分布進行地應(yīng)力平衡。不設(shè)置樁土接觸條件的模型認為樁土接觸界面處變形協(xié)調(diào)，沒有相對位移發(fā)生，建模時樁土在同一個部件中而分屬不同材料。設(shè)置樁土接觸的模型定義部件間的相互作用關(guān)系，接觸本構(gòu)采用經(jīng)典的法向硬接觸、切向罰函數(shù)的庫侖接觸摩擦模型[2]，接觸面摩擦角取為相應(yīng)土層的內(nèi)摩擦角[10]。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]路堤深厚軟基管樁復(fù)合地基數(shù)值模擬[J]. 姜彥彬,何寧,林志強,姚明帥,李文軒.  水利水運工程學(xué)報. 2018(02)
[2]路橋過渡段樁承式加筋路堤現(xiàn)場試驗研究[J]. 鄭俊杰,張軍,馬強,董友扣.  巖土工程學(xué)報. 2012(02)
[3]筒樁樁承式加筋路堤現(xiàn)場試驗研究[J]. 夏唐代,王梅,壽旋,吳明.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2010(09)



本文編號：3623832