【摘要】：為了滿足我國(guó)建設(shè)事業(yè)和交通不斷發(fā)展的迫切要求,在深厚軟弱土地層條件下修建橋梁的地基加固是亟需解決的問(wèn)題,沉降量和承載力能否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求關(guān)系到立項(xiàng)以及工程建設(shè)是否成功。本文以中央高�；痦�(xiàng)目(WJTU-ZT1104)為依托,將數(shù)學(xué)解析、模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬分析的方法相結(jié)合,對(duì)深厚軟土地基橋梁新的加固方法—樁和墊層聯(lián)合加固法的承載能力、沉降量控制以及樁的不同布置情況和土的力學(xué)性質(zhì)對(duì)沉降量和應(yīng)力分布的影響進(jìn)行分析。主要完成內(nèi)容:1.本文提出新的計(jì)算模型。將剛性樁加固深厚軟土地基的沉降量沿深度分成四個(gè)區(qū)域:墊層、加固區(qū)、樁端至下臥層等沉面、下臥層等沉面到計(jì)算深度底面。前三個(gè)區(qū)域采用荷載傳遞法,下臥層等沉面以下采用應(yīng)力擴(kuò)散法。根據(jù)壓縮模量隨深度變化的修正公式,采用積分計(jì)算代替以往的分層總和法,給出沉降量的積分計(jì)算公式。結(jié)合算例計(jì)算結(jié)果與數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果、試驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比,證明其合理性。2.根據(jù)試驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果,即使土較軟、厚度很大,采用剛性樁加固軟土地基對(duì)減小沉降量仍然有一定的作用。在118kPa～295kPa荷載作用下,樁長(zhǎng)在9m～21m范圍內(nèi),樁間距分別為3d、4d、5d和6d(d為樁徑,下同)時(shí),承載力提高12.5%～41.7%、8.3%～25%、4.2%～20.8%和0～13.3%。樁間距對(duì)沉降量的影響很大,樁間距為6倍樁徑時(shí)對(duì)沉降量的控制作用很小。荷載在118kPa～295kPa范圍內(nèi),樁長(zhǎng)為0.4倍土層深度、樁間距為3d～4d時(shí),沉降量可以減小22.5%～41%。根據(jù)回歸分析,給出沉降量與樁長(zhǎng)、荷載的關(guān)系式。3.樁間距較小時(shí),加固區(qū)沉降量主要發(fā)生在樁頂至樁頂以下3m和樁端至樁端以上3m范圍內(nèi)。樁的下刺入量大于上刺入量;荷載增大,則下刺入量與上刺入量之比也隨之增大。4.樁間土附加應(yīng)力豎向傳遞規(guī)律的研究。樁間土的附加應(yīng)力隨深度的增加而減小,直到樁端以上3m達(dá)最小值;隨著深度繼續(xù)增加受樁端和側(cè)摩阻力的影響而增大,直到樁端以下3m達(dá)最大值;之后,隨著深度的增加繼續(xù)減小。當(dāng)樁間距較大(本文為6d)時(shí),類似于無(wú)樁時(shí)應(yīng)力隨深度變化的規(guī)律。樁長(zhǎng)的增加,樁身應(yīng)力最大值位置向下移,基本上出現(xiàn)在樁頂以下1/4倍的樁長(zhǎng)和1/3倍的樁長(zhǎng)之間。樁土應(yīng)力比隨著樁長(zhǎng)和樁間距的增大而增大,隨著荷載的增加先增大后減小。樁長(zhǎng)增加,影響深度增大,但是樁端以下的比例減小;樁間距增加,影響深度減小。5.墊層壓縮模量對(duì)沉降量、承載力和應(yīng)力分布的影響。(1)墊層壓縮模量增大,沉降量有減小趨勢(shì)。墊層壓縮模量對(duì)墊層和加固區(qū)的上半段的沉降量影響較大,對(duì)樁端平面以下影響不大。(2)壓縮模量增大,承載力有小幅提高;壓縮模量達(dá)到30MPa后提高壓縮模量值對(duì)承載力的影響很小。(3)墊層壓縮模量增大則負(fù)摩阻區(qū)的深度減小。6. 土的壓縮模量對(duì)地基沉降量以及承載力的影響。土的壓縮模量在7MPa～14MPa范圍內(nèi)時(shí),采用剛性樁處理軟弱土地基時(shí)沉降量均有很大程度的提高。處理后的軟弱土地基沉降量降低63%～69.3%;比例界限荷載值提高約23%以上。7. 土的強(qiáng)度對(duì)地基沉降量和承載力的影響。黏聚力在25kPa～40kPa范圍內(nèi),處理后地基承載力提高45.5%～84%;沉降量減小22.8%～41.2%。荷載越大剛性樁對(duì)沉降的控制效果越明顯。內(nèi)摩擦角在12°～21°范圍內(nèi),處理后地基承載力提高了 59.1%～73.6%;沉降量降低26.4%～36.1%,隨著內(nèi)摩擦角的增加沉降量減小的趨勢(shì)越來(lái)越緩。8.提出利用應(yīng)變軟化模型的球孔擴(kuò)張理論計(jì)算極限承載力的方法。采用應(yīng)力一次跌落模型考慮土的軟化特性,根據(jù)Mohr-Coulomb準(zhǔn)則,由球形擴(kuò)張的基本方程推導(dǎo)出塑性區(qū)半徑以及極限擴(kuò)孔壓力的方程,并給出Matlab程序計(jì)算過(guò)程。算例與有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,理論計(jì)算值比數(shù)值模擬計(jì)算值小2.25%。證明當(dāng)樁間距較小時(shí)將群樁看成一個(gè)整體來(lái)計(jì)算極限承載力是合理的。
【圖文】：

研究表明［１Ｇ］由于基樁與承臺(tái)的剛性連接是震害發(fā)生的主要原因，復(fù)合地基的樁逡逑與基礎(chǔ)之間的分離形式更有利于抗震。就筆者對(duì)文獻(xiàn)資料的查閱可知，希臘安蒂里翁逡逑大橋的基礎(chǔ)是采用復(fù)合地基的形式加固的，如圖１－１所示［１１，１２１。逡逑ＩＩ邋ＩＫＨ逡逑圖１－１希臘安蒂里翁大橋地基加固形式逡逑１．１．２剛性樁加固橋梁地基研究的意義逡逑隨著陸地交通事業(yè)的不斷發(fā)展，陸地交通線網(wǎng)將跨越海灣和海峽，使周邊海島與逡逑大陸緊緊連接。但是由于海底地質(zhì)條件十分復(fù)雜，存在斷層帶或地震多發(fā)帶的地質(zhì)現(xiàn)逡逑象，而近幾年來(lái)地震頻發(fā)，中斷交通，使人民的生命財(cái)產(chǎn)受到威脅�？拐鸪蔀榻蛐蘼峰义线^(guò)程中不得不考慮的重要因素，不論從上部結(jié)構(gòu)還是基礎(chǔ)加固方面都要考慮抗震效果。逡逑因此，地震區(qū)軟土地基的工程建設(shè)既要從抗震的角度考慮，又不能忽視提高承載力和逡逑降低沉降量的問(wèn)題。譬如計(jì)劃中的瓊洲海峽大橋就具有這樣的特殊地質(zhì)情況。文獻(xiàn)［１３］逡逑［１４］等的研究結(jié)果表明，基礎(chǔ)與|е浼擁娌閌蠱浞摯鑰拐鵪鸕交淖饔謾ｅ義洗娌閾問(wèn)降母招宰砣磽戀鼗姆絞絞欠衤慍性亓俺兩盜康囊笤虺晌義現(xiàn)匾難芯靠翁猓ǹ拐鴟矯嫻難繡巢輝詒究翁夥段冢�。永@涫強(qiáng)緗蚩綰Ｇ帕旱牡鼗�，，辶x喜捎彌釗縊槭嗟納⑻鍇У募庸絳問(wèn)郊涌烊砣跬戀墓探崢梢源锏教岣叱性亓圖蹂義

本文編號(hào)：2574364