修正密度法分析混凝土桩复合地基路基绕流滑动稳定性.pdf

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1、2016年第5期广东公路交通GuangdongHighwayCommunications总第146期文章编号：1671—7619(2016)05一0012—09修正密度法分析混凝土桩复合地基路基绕流滑动稳定性刘吉福1’2，郭舒洋2，肖昌建2，张洪彬3(1．中铁建港航局集团勘察设计院有限公司，广州511442；2．广州大学土木工程学院，广州510006；3．中南大学，长沙410075)摘要：混凝土桩复合地基路基主要失稳模式为绕流滑动，除路基整体剪切滑动稳定分析外，还应进行路基绕流滑动稳定分析。基于混凝土桩主要

2、通过桩帽反力和桩侧摩擦力提高路基稳定性的特点，对混凝土桩复合地基路基绕流滑动稳定分析提出修正密度法：该方法将路堤和地基土作为分析对象，根据改进HEWLETT法确定桩帽荷载，按照格栅挠度等于桩土沉降差的原则计算格栅向桩帽转移的荷载，然后按照桩间土荷载率对桩帽顶面以上路堤密度进行修正。根据混凝土桩底刺人破坏时竖向受力平衡条件确定用于绕流滑动稳定分析的中性面，然后将桩侧正、负摩擦力换算到桩间土密度中。对桩帽反力和桩侧摩擦力经上述等效处理后，可利用现有路基常规稳定分析软件分析混凝土桩复合地基路基的稳定性。滑塌路基实

3、例证明，修正密度法分析结果与工程实际符合较好。关键词：路基：混凝土桩舞急定性；整体剪切滑动；绕流滑动；修正密度法；中性面；摩擦力中图分类号：TU433文献标识码：A0概述随着高速公路、高速铁路、城市道路等建设加快、工后沉降要求提高，混凝土桩复合地基越来越多地用于路基工程。路基工程复合地基破坏模式与建筑工程复合地基不同”。I。由于对混凝土桩复合地基路基破坏模式认识不足、现行规范稳定分析方法不合适等原因导致多起混凝土桩复合地基滑塌事故”’5】。《公路软土地基路堤设计与施工技术细则》(JTG／TD31—02—20

4、13)及浙江省地方标准《公路软土地基路堤设计规范》(DB33／'I'904-2013)均按承受全部桩间土荷载设计土工合成材料，但是根据土拱控制桩帽荷载确定单桩极限承载力。稳定分析时认为混凝土桩与桩间土一起剪切破坏即发生整体剪切滑动，桩身抗剪强度采用桩身混凝土抗压强度的O．5倍，计算得到的安全系数严重偏大。《建筑地基处理技术规范>》(JGJ79—2012)认为桩受弯断裂后整体滑动，稳定分析时黏聚力取零，内摩擦角取断桩摩擦角，导致按混凝土桩复合地基桩土受力稳定分析的安全系数偏大，按砂桩复合地基桩土受力稳定分析(

5、称为“砂桩”法)的安全系数偏小。刘吉福及《广东省公路软土地基设计与施工技术规定》(GDJTG／TE01—2011)等提出的折减荷载法对路堤高度进行折减，少考虑了桩土摩擦力和路堤抗滑力且不能合理考虑路堤自身滑动稳定性”’31。《复合地基技术规范》(GB／T50783—2012)规定总剪切力只考虑桩间土荷载，总抗剪切力只考虑土体抗力，其实质和缺点与《广东省公路软土地基设计与施工技术规定》(GDJTG／TE01—2011)相同。刘力等只考虑桩土水平力，忽略桩土竖向力，计算的安全系数严重偏小【6】。<

6、practiceforstrengthened／reinforcedsoilsandotherfills>>(BS8006—1：2010)和《铁路工程地基处理技术规程》(TBl0106—2010)均按承受全部桩间土荷载设计土工合成材料，并按桩基确定单桩承载力，路基稳定分析时将桩简化为作用于滑动体的轴向支顶力F，。(简称“BS8006方法”)，需对每个滑动面计算各根桩对滑动体的支顶力，。，未考虑支顶力减少基金项目：国家自然科学基金资助项目(编号：51078263)，广东省交通运输厅科技项目(编号：科技-201

7、2—02—013)作者简介：刘吉福(1971一)，男，山东阳谷人，教授级高级工程师，博士，长期从事公路工程科学研究和施工技术管理。E—mail：LJFMXY@163．con·12·2016年第5期刘吉福，等：修正密度法分析混凝土桩复合地基路基绕流滑动稳定性总第146期滑动面上法向力和摩擦力的作用，导致安全系数偏大。在已有研究成果的基础上，分析混凝土桩提高路基稳定性的原理，对混凝土桩复合地基路基稳定分析提出可以直接利用现有稳定分析软件的修正密度法，并利用失稳工程实例进行了验证。1混凝土桩提高路基稳定性的原理混

8、凝土桩复合地基路基发生整体剪切滑动时，}昆凝土桩与桩间土均沿滑动面剪切破坏，如图1(a)所示。由于桩身抗剪强度r非常大，混凝土桩复合地基路基整体剪切滑动的稳定安全系数非常大，通常不会产生整体滑动。工程案例调查、离心模型试验等均表明采用混凝土桩复合地基的路基主要破坏模式不是整体剪切滑动，而是桩间土先发生绕流滑动，进而引起混凝土桩受弯断裂，最终导致路基整体滑塌”’21，如图1(b)所示。格栅滑口疋桩体填料丁。Ⅳ(a)