浅谈路堤荷载下刚性桩复合地基的荷载传递性状与变形规律研究

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1、Y1638518**{—ⅡⅡ!二一自g：——盐Ⅱ一UDC-—jx一≠目：—监Ⅱn东南大学硕士学位论文路堤荷载下刚性桩复合地基的荷载传递性状与变形规律研究研究牛姓名：吉国元导师姓名：割挞玉煎授巾请学位级别—j二生j薹_±一学科专业名称—主±二■墨一皓丈提蹙日期～垫盟生L且塑且沦女菩辩月斯』鲤鱼生呈且!L且学位授予单位—'

2、L直』L堂学位授干l’捌上Lj已—且—且菩辩委员会土席j割生业—蓝iL汗矧人—兰韭业—蓝授—湛握叠—越授_摘要以CFG桩、PTC管桩为代表的刚性桩在国内高速公路软土地基处理中正得到越来越广泛的应用，对其承载机理以及变形规律的研究也

3、在逐渐深入的展开，且己取得众多有益的研究成果，本文在综合前人已有成果的基础上，采用现场试验、数值模拟以及理论分析的手段继续对该类型桩体复合地基在路堤荷载下的性状进行了深入细致的分析，所做的主要工作可归纳为以下几个方面：(1)回顾了刚性桩复合地基在国内外的应用现状，对非排土施工工艺下刚性桩的挤土效应问题进行了系统归纳，总结了该类型桩体复合地基在路堤荷载下的承载及变形计算的相关研究成果，指出了尚需进一步解决的问题及深化研究的方向。(2)通过现场沉桩试验的分析，研究了非排土施工工艺下刚性桩单桩及群桩施工对桩周土的扰动影响，现场数据表明群桩的挤土效应是各

4、单桩施工的综合影响的结果。成桩后不同休止期的桩周土静力触探试验的结果表明，桩周土强度瞬间降低很多，但随着时间的增长逐渐恢复，群桩的扰动影响远甚于单桩。对填土卸载前后的桩周土强度分析后认为，经过填土加载后，桩周土强度提高，土体的各项物理力学指标均得到显著改善。(3)采用平面有限元的分析手段，深入研究了路堤荷载下刚性桩复合地基的承载机理，重点探讨了土拱效应、拉膜效应以及桩体应力集中比等量值的影响因素，分析了桩帽在刚性桩复合地基体系中作用。同时借助带帽单桩等效处理范围内的计算模型，提出了一桩士应力比计算公式，通过算例和参数分析以及与有限元计算结果的对比

5、，认为该公式是具有一定合理性的。(4)采用平面有限元的分析手段，继续对路堤荷载下刚性桩复合地基的沉降规律进行了较为系统的探讨，重点研究了各组成材料的模量及桩长、桩间距、桩帽等因素变化时，复合地基沉降的响应情况，并着重探讨了有无桩帽对沉降的影响，结果表明下卧层模量较低的情况下改变桩帽或调节桩间距对总沉降影响不大，此时应主要通过改变桩长来实现对工后沉降的控制，下卧层模量大时则无论调节桩帽尺寸或桩间距还是桩长都会对总沉降产生明显影响，只是在桩长增大到一定程度后影响就不在显著。(5)对刚性桩复合地基沉降计算方法进行了初步的探讨，重点研究了已有复合模量法、

6、桩间土应力两种计算方法在该类型复合地基中的适应性问题，通过与现场实测以及数值模拟结果对比后认为，两种方法均具有一定的适应性，但对CFG桩，后一种计算方法更接近实际结果。(6)对连盐高速公路CFG桩和PTC管桩两个刚性桩试验段现场观测成果进行了分析，进而对两个试验段刚性桩复合地基的加固效果进行了评价以及对比分析，结果认为由于众多原因使得PTC管桩的加固效果要优于CFG桩。(7)刚性桩复合地基承载力可由面积比法或应力比法计算，通过对CFG桩试验段的单桩复合地基静载试验结果与使用以上方法计算的面积比法结果对比，发现该法是有一定精度的；另外通过面积比法的

7、计算结果或复合地基静载试验成果可从应力比法计算公式中反算极限填土高度或极限桩土应力比，供初步设计参考。关键词：刚性桩；施工扰动；桩帽；路堤；承载机理；沉降分析；有限元；现场试验AbstractRigidpileshavebeenwidelyappliedinthesoftgroundimprovementofhighwayengineeringinchin乱Thebearingmechanismanddeformationruleofrigidpilecompositefoundationhavealsobeende印lydiscussed,an

8、dabundantachievementshavebeenobtained,Basedontheseresearch,thispaperaims砒analyzingthecharacteristicsofrigidpilecompositegroundunderemhankmembyfieldexperiments,numericalsimulationendtheoreticalanalysis．Themainconclusionsofthispapera糟asfollows：O)Thestateofrigidpilecompositegrou

9、ndisreviewed．Driveneffectofnon-displacementconstructiontechniquesiss