高速铁路CFG桩桩网复合地基受力性状及稳定性分析

摘要

CFG桩桩网复合地基具有工后沉降及不均匀沉降小、施工质量易控制、施工速度快等多个技术和经济效益方面的优点，近年来在高速铁路、公路等地基处理领域得到广泛应用。 目前刚性基础下CFG桩复合地基的作用机理及计算方法相对较成熟，但在铁路、公路等柔性基础的情况下，其研究相对较少。现有的理论研究和测试结果均表明柔性基础下复合地基与刚性基础下CFG桩复合地基性状存在较大的不同，若将刚性基础下复合地基的理论直接应用于铁路、公路路堤，尤其是在高速铁路中，将会引起较大的误差，且结果偏于不安全。因此开展柔性基础下复合地基的荷载传递规律及其变形特性的研究具有重要意义。 本文首先回顾了桩网复合地基和CFG桩复合地基的工程应用发展和研究现状，认为目前研究远滞后于工程应用，分析了柔性基础下CFG桩桩网复合地基与建筑地基处理技术中的刚性基础下CFG桩复合地基的不同之处； 以某高速铁路试验段为工程背景，通过数值分析，研究了桩间距、桩帽尺寸、桩长、桩径、填土高度、填土工程特性、土工格栅拉伸强度、桩土相对刚度等参数对桩土荷载分担和土工格栅应力应变的影响； 结合现场实测资料，对英国、北欧、日本和德国四种国外规范中关于桩土荷载分担和格栅应力应变计算方法的差异性进行了讨论； 最后，考虑竖向桩体和水平向加筋材料对桩网复合地基承载力和稳定性的影响，对某高速铁路试验段进行了稳定性计算。 主要得到以下结论： (1)填土c或ψ值越小，土拱率越大，格栅拉力越大；当c值大于20kPa时，对格栅拉力几乎没有影响；当ψ值大于30°时，土拱率变化较小； (2)在计算薄膜效应引起的格栅拉力时，按德国规范计算结果与实测结果较最接近；但地基刚度系数的取值，取地表以下1～3倍桩问净距范围内土体的地基刚度系数更为合理；在计算边坡效应引起的格栅拉力，需从主动土压力中扣除格栅与土体间摩擦力； (3)关于桩网复合地基稳定性计算方法，英国BS8006规范法比复合地基的综合强度法更能反映实际工程情况。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1研究背景及意义

1.2国内外现状

1.2.1国内外工程应用

1.2.2国内外研究现状

1.3主要研究内容

第2章桩土荷载分担影响因素分析

2.1有限元分析软件PLAXIS简介

2.1.1基本单元类型

2.1.2岩土性状模拟

2.1.3材料数据组

2.1.4计算类型

2.2桩土荷载分担影响因素有限元分析

2.2.1有限元模型的建立

2.2.2数值分析方案

2.2.3数值模拟结果

2.2.4各影响因素分析

2.3小结

第3章土工格栅应力应变计算

3.1四规范介绍

3.1.1英国规范

3.1.2北欧规范

3.1.3日本规范

3.1.4德国规范

3.2四规范计算方法来源及引申

3.2.1薄膜效应引起的格栅拉力

3.2.2英国规范

3.2.3北欧规范

3.2.4日本规范

3.2.5德国规范

3.3四规范对比分析

3.3.1拱效应假设

3.3.2填高及外荷的影响

3.3.3填土工程特性的影响

3.3.4桩帽及桩型的影响

3.3.5格栅上荷载等效假设

3.3.6格栅拉力计算假设

3.4工程实例计算分析

3.4.1工程实例1

3.4.2工程实例2

3.4.3结果分析

3.5边坡效应引起的格栅拉力

3.6小结

第4章桩网复合地基稳定性分析

4.1失稳破坏模式

4.2稳定性基本影响因素

4.2.1土体抗剪强度研究

4.2.2加筋作用研究

4.2.3桩体作用研究

4.3桩网复合地基稳定性计算方法

4.3.1英国规范法

4.3.2公路规范法

4.3.3复合抗剪强度指标法

4.4工程实例计算分析

4.4.1工程实例1

4.4.2工程实例2

4.4.3结果分析

4.5小结

第5章结论与展望

5.1结论

5.2进一步工作的方向

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果