路堤荷载作用下刚性桩复合地基加筋垫层沉降机理研究

摘要

近年来，复合地基技术的应用范围己扩展到交通工程，提出了路基条件下的复合地基承载力和变形计算问题。与建筑基础刚度相比，填筑路基的刚度要弱的多，导致路基条件下的复合地基承载力和变形特征与刚性基础下的复合地基承载性能相差悬殊，对路基条件下的复合地基力学特性的研究，具有重要的工程意义和科学意义。 本文针对路堤荷载下刚性桩复合地基，应用有限差分软件FLAC3D 及FLAC2D，通过对路堤荷载下刚性桩复合地基室内试验和高速公路唐山段实际工程的数值模拟，进行的主要工作主要包括： 首先，结合刚性桩复合地基基础理论，应用FLAC3D 数值模拟软件，按照室内试验建立数值分析模型，通过对刚性荷载与路堤荷载下复合地基模拟，对比两种情况下的桩、土的差异沉降、桩土应力比、荷载分担比,得出结论：现有的基于刚性基础下复合地基的一些设计方法并不能满足路堤等柔性荷载作用下复合地基的力学要求，不能套用于路堤荷载作用下复合地基的设计中。 其次，通过对路堤荷载作用下复合地基中加筋和未加筋两种情况的模拟，对比两种情况下桩土沉降差，桩土应力比，桩土之间的荷载分担，桩与土之间的差异沉降，桩身侧摩阻力以及桩土沉降差别沿桩身的差别，得出结论：柔性基础条件下刚性桩复合地基需要足够刚性的垫层，才能有效改善其工作性状，在垫层中加入具有一定刚度的土工格栅，可有效加大桩土应力比，减小桩土应力差，增加桩土荷载分担比。同时适当的桩间距能够使得土工格栅的作用发挥的更加充分，提高材料的利用率。 最后，应用FLAC2D 数值模拟软件，通过对沿海公路唐山段实际工程的模拟，将实测数据与模拟所得数据进行对比,证明加筋垫层在复合地基中的应用，确实能够调节路堤荷载下刚性桩复合地基的应力场和位移场。