桩承式加筋路堤三维土拱效应试验研究及数值分析

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1、分类号:U41610710-2015221076专业硕士学位论文桩承式加筋路堤三维土拱效应试验研究及数值分析马显金导师姓名职称张宏光专业学位类别申请学位类别硕士建筑与土木工程及领域名称论文提交日期2018年4月16日论文答辩日期2018年5月13日学位授予单位长安大学ExperimentalstudyAndNumericalAnalysisof3DSoilArchinginPiledReinforcedEmbankmentsAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：MaXianJinSupervisor：Zha

2、ngHongGuangChang’anUniversity,Xi’an,China摘要桩承式加筋路堤工作体系主要包括路堤填土、水平加筋材料、桩帽、刚性桩体、和桩间地基土组成。由于同时存在竖向和水平向的增强体，所以桩承式加筋路堤可以有效地控制路基工后沉降和不均匀沉降，约束路基侧向变形，满足建设工程稳定性和变形方面的技术要求;同时还可加快填筑施工，缩短工期;与常用软基处理方式相比，具有明显的经济效益和环境效益。目前在国内外也已将其广泛用于软土地基或其他特殊土地基上桥头连接路堤工程、已有公路路堤的拓宽工程、新建公路和铁路的路堤工程等。由于桩承式加筋路堤体系内多个部分

3、之间的相互作用和相互影响，其工作机理和特性也就比较复杂。目前对于桩承式加筋路堤内部由于桩土刚度差异带来的三维状态下的土拱效应以及由于加筋体拉伸产生的拉膜效应受力变形状态的认识还存在较大的分歧。基于上述问题，本文主要进行了如下几项工作并得出了相应的结论，以期对桩承式加筋路堤的工作性状有进一步的认识。（1）总结桩承式加筋路堤的研究发展现状，了解了各类研究手段及其结论的特点和适用性。（2）进行了桩承式加筋路堤室内模型试验，分析空间三维状态下的土拱效应和拉膜效应。通过自制的沉降板对软土材料表面的沉降规律进行了分析，研究了多个因素对其的影响；通过埋设微型土压力盒分析了土

4、拱效应和拉膜效应共同作用下填土内的应力分布状态，也研究多个因素对桩土间的应力转移状况的影响；并将有关应力折减系数的试验结果与理论计算结果进行了比较分析；通过粘贴在加筋材料表面的应变片对其受力变形状态也进行了研究。（3）为了对比验证试验所得结果，并补充试验的不足之处，利用ABAQUS有限元软件建立了三维数值模型，对桩承式加筋路堤的各方面性状进行了进一步的分析研究。数值模拟中所反映的沉降规律和应力分布规律在许多方面与试验结果较吻合。并且通过数值模型的计算结果，研究了填土内的土拱高度和等沉面高度，同时选取了更多相关影响因素，分析了它们对土拱效应和拉膜效应的影响。并且

5、通过数值模拟，得到了加筋体的三维受力状况和可视化的变形形态。（4）最后选取了近几年提出的在过去已有经典理论基础上做了改进的几种计算方法与本文数值模拟的结果进行比较，分析了各自的不同点以及存在差异性的原因。i关键词：桩承式加筋路堤，三维土拱效应，拉膜效应，等沉面高度，土拱高度iiAbstractTheworksystemofpiledreinforcedembankmentsmainlyconsistsofembankmentfilling,horizontalreinforcingmaterial,pilecap,rigidpileandfoundations

6、oil.Duetotheexistenceofverticalandhorizontalreinforcementsatthesametime,sopiledreinforcedembankmentscaneffectivelycontrolthesubgradepost-constructionsettlement,unevensettlement,deformationofroadbedlateral,satisfytherequirementsofthestabilityanddeformationofconstructionproject.Atthes

7、ametime,itcanacceleratetheconstructionandshortentheconstructionperiod.Comparedwithcommonsoft-basetreatment,ithasobviouseconomicandenvironmentalbenefits.Atpresent,bothhomeandabroadhavealsoitswidelyusedinsoftsoilfoundationonthebridgeconnectionorotherspecialsoilembankmentproject,theexi

8、stinghighwayembankm