椅式桩支挡结构离心模型试验研究

摘要

目前国内外关于陡坡路基的研究十分活跃，陡坡路基支挡结构也向轻型化和组合化方向发展。组合式支挡结构正是在这种形势下出现的，椅式桩支挡结构是具有代表性的组合式支挡结构之一。椅式桩支挡结构由长桩、短桩、横梁及挡板组成，兼有承重和支挡功能。
　　椅式桩支挡结构的受力同其他支挡结构相比差别明显，桩土相互作用较为复杂，在进行结构设计时许多参数是依据经验来选取，难以满足工程设计要求。鉴于此，本文采用理论分析、土工离心模型试验和数值模拟相结合的方法，对椅式桩支挡结构的结构-岩土相互作用、变形和内力分布等进行了较为全面的分析。论文的丰要研究成果如下:
　　(1)悬臂段土压力采用库伦主动土压力计算，短桩后土压力为矩形分布的滑坡推力，桩间土压力可简化成静止土压力，短桩前土压力取剩余抗滑力或者被动土压力的1/3，横梁上土压力取纵向跨度范围内土体自重，不考虑横梁下岩土体的作用;
　　(2)椅式桩简化为平面刚架，分解为主桩悬臂段、中部门型区段和桩基锚固段三部分进行考虑，采用结构力学方法进行计算;
　　(3)椅式桩支挡结构内力分布的危险截面分别为长桩悬臂段底部、长桩横梁以下临界处、长桩锚固段中央、横梁最左侧、横梁最右侧、短桩横梁以下临界处和短桩锚固段中央，结构设计中主要针对这七个截面进行计算;
　　(4)数值分析表明，理论计算中采取的土压力计算方法及分布型式是合理并偏于安全的，椅式桩内力的数值分析结果和理论计算结果的分布规律一致，总体上理论值大于数值分析值;
　　(5)土工离心模型试验结果同理论计算和数值分析结果进行对比分析，结果表明结构的土压力分布规律和内力分布规律同理论计算一致，从而理论计算方法的适用性得到验证。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及研究意义

1．2 研究现状

1．2．1 椅式桩结构研究现状

1．2．2 离心模型试验研究现状

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

第2章 椅式桩支挡结构理论计算

2．1 结构工作机制

2．2 结构内力计算方法

2．2．1 荷载分析

2．2．2 荷载计算

2．2．3 计算模型

2．2．4 结构计算

2．3 工程实例

2．3．1 工点背景

2．3．2 计算断面

2．3．3 结构荷载

2．3．4 结构内力计算

2．4 小结

第3章 椅式桩支挡结构数值分析

3．1 概述

3．2 原型数值模拟

3．2．1 结构模型及参数

3．2．2 数值分析结果

3．3 离心模型数值模拟

3．3．1 结构模型及参数

3．3．2 数值分析结果

3．4 小结

第4章 椅式桩土工离心模型试验

4．1 离心模型试验原理

4．1．1 概述

4．1．2 离心模拟的相似性

4．1．3 离心模拟的误差分析

4．1．4 土工离心机

4．2 试验目的及研究内容

4．3 离心模型试验过程

4．3．1 模型设计

4．3．2 模型制作

4．3．3 模型试验

4．4 离心模型试验结果

4．4．1 第一组试验结果

4．4．2 第二组试验结果

4．4．3 第三组试验结果

4．4．4 三组试验对比

4．5 小结

结论及展望

4．6 主要结论

4．7 展望及建议

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表论文及科研成果