南方山区管桩处理软基的高填方盖板涵受力特性模型试验研究

摘要

已有的研究成果表明，高填方涵洞（管）的地基采用桩基形式处理不利于涵洞结构受力，甚至涵洞产生病害的机率更大，但高速公路穿越软弱地基时，为控制路基的变形，采用管桩处理涵洞地基成为首选。管桩在涵洞软土地基处理的应用中，可以有效控制沉降施工，与其它地基处理的方法相比，具有承载力高、处理深度大的优点。然而，软土地区选用管桩处理涵洞地基时，不同处理参数的盖板涵实际受力相差很大，工程中盖板涵病害时有发生，严重影响了高速公路的使用寿命和通行能力。
　　结合现场调研资料，针对调研路段软土分布广泛、沟谷地形复杂、填土高度较大等特点，在综合考虑填土高度、沟谷地形、管桩复合地基等因素的基础上，采用离心模型试验、数值仿真分析，研究不同工况下盖板涵的受力特性，得到以下主要研究成果：
　　（1）采取不等长桩处理，涵侧管桩桩长较涵底管桩桩长越长，且处理管桩桩径越小、管桩桩距越大，盖板涵顶土体内外土柱相对沉降差逐渐减小，等沉面高度降低，涵周土压力越小，Ks值越小。涵洞软土地基采用管桩复合地基处理时，采取不等长桩处理，即涵侧管桩桩长大于涵底管桩桩长，且减小管桩桩径、增大管桩桩距，可以降低涵顶垂直土压力的应力集中。
　　（2）建议南方山区管桩处理软基的盖板涵工程中，应充分利用原有地形地貌，尽可能保留边坡；在满足地基承载力的条件下，宜采取不等长桩进行处理，即涵侧管桩桩长宜适当大于涵底管桩桩长，桩径宜取30cm~40cm，桩距宜取2m~2.5m。采用管桩复合地基处理且填土高度超过15m的盖板涵，应采取适当的减荷措施，以减小涵顶盖板涵的结构受力，保证涵洞的正常运营。
　　（3）提出了适用于南方山区管桩处理软基的盖板涵顶垂直土压力计算公式。
　　论文成果为南方山区管桩处理软基的高填方盖板涵的设计与施工提供了科学依据，具有重要的理论意义与工程应用价值。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 研究的目的与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容及研究思路

第二章 高填方盖板涵现场信息调研

2.1 概述

2.2 沿线自然地理特征及其工程地质情况

2.3 沿线盖板涵信息调查统计

2.4 沿线盖板涵现场调查与分析

2.5 小结

第三章 南方山区管桩处理软基的高填方盖板涵受力特性离心模型试验设计

3.1 概述

3.2 离心模型试验技术及试验系统

3.3 离心模型试验方案

3.4 离心模型试验设计

3.5 离心模型试验实施步骤

3.6 小结

第四章 南方山区管桩处理软基的高填方盖板涵受力特性离心模型试验分析

4.1 概述

4.2 管桩复合地基对盖板涵周土压力与变形特性及其结构受力特性影响分析

4.3 小结

第五章 南方山区管桩处理软基的高填方盖板涵受力特性数值仿真分析

5.1 概述

5.2 管桩处理软基高填方盖板涵受力特性仿真设计

5.3 管桩处理软基对盖板涵周土压力特性影响数值分析

5.4 数值仿真与离心模型对比分析

5.5 小结

第六章 南方山区管桩处理软基的高填方盖板涵工程应用建议

6.1 概述

6.2 设计技术建议

6.3 其他工程技术建议

6.4 小结

结论与建议

主要结论

进一步建议

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢