基于厚壁圆筒理论的筋箍碎石桩沉降计算方法研究

论文摘要

筋箍碎石桩复合地基不仅继承了碎石桩能够使天然软弱地基加速固结、提高承载力、控制沉降的优点,还能更好地控制碎石桩的鼓胀变形进一步提高复合地基承载变形能力。然而,筋箍碎石桩复合地基由于存在散体材料、土工合成材料以及软土使得其在承载力以及沉降计算分析方面较为复杂。目前所见理论研究文献中,桩-土工格栅-土三者协调变形的理论计算方法仍留有进一步完善的空间。同时,对于在碎石桩以及筋箍碎石桩复合地基理论与工程计算中使用的有效加固单元的范围,鲜见详细研究。因此,本文将通过数值模拟分析以及理论推导,对筋箍碎石桩复合地基的有效加固范围以及沉降计算方法进行比较深入的探讨。本文首先从传统碎石桩复合地基的发展、加固机理以及破坏模式入手,对其进行了简要概括,而后将筋箍碎石桩复合地基的加固机理以及破坏模式与传统碎石桩做了简要对比,并针对筋箍碎石桩复合地基的有效加固单元以及沉降计算方法提出了研究方法。其次,通过有限元数值建模计算对筋箍碎石桩复合地基有效加固单元范围进行了比较细致的研究。根据计算结果,分别分析了土工格栅强度、加筋长度以及碎石桩强度对有效加固单元范围的影响之后,对各个影响因素下的有效加固单元范围分别进行了拟合。结果显示,在仅考虑承载变形能力前提下,广泛使用的有效加固单元范围直径偏大。然后,为改善已有理论验算方式难以考虑土工合成材料在筋箍碎石桩复合地基中实际的受力状态,导致对整体沉降估计值偏低的问题,假设桩土等应变且均为线弹性材料,选取单桩有效加固单元整体作为分析对象,其中碎石桩同时受到加筋材料和土环的约束作用,而土环则可以考虑为同时受到单桩有效加固范围外土体的静止土压力和内部碎石桩鼓胀压力共同作用的厚壁圆筒,再通过广义胡克定律给出应力应变关系,进而导出了一种用于验算筋箍碎石桩复合地基压缩沉降的理论方法。与已有方法相比,该方法可以使上部荷载和筋箍碎石桩侧向受力变形联动进而调整加筋材料内力,从而更符合筋箍碎石桩实际受力变形情况。最后,先分析了土工格栅强度、加筋长度以及碎石桩强度对桩土径向、环向应力的影响,然后采用工程实例进行有限元数值建模并与理论计算方法进行比较,总结分析了两者桩土竖向应力的异同。而后对理论结果进行了外荷载水平、桩土刚度比对桩土应力比的影响和置换率对复合地基总沉降影响的参数分析。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 马思齐

导师: 赵明华

关键词: 复合地基,筋箍碎石桩,沉降,数值模拟,有效加固单元

来源: 湖南大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 湖南大学

基金: 国家自然科学基金项目(51478178)

分类号: TU473.1;TU433

DOI: 10.27135/d.cnki.ghudu.2019.002269

总页数: 71

文件大小: 3162K

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