论文部分内容阅读
带帽预应力混凝土薄壁(PTC)管桩复合地基法在处理路堤下的软基中的应用日益广泛。该类复合地基设计计算与分析主要包括沉降计算、承载力计算以及稳定分析三个方面。目前,沉降计算和承载力计算主要还是沿用刚性桩复合地基的计算理论,而稳定分析则是采用极限平衡法简单的把桩土复合结构简化为单纯的剪切破坏,计算和分析结果与实际结果往往存在较大甚至显著的差异,且现行方法难以揭示这类复合地基的工作机理。随着计算机及计算技术的飞速发展,数值方法特别是有限元法越来越多的应用到带帽PTC桩复合地基设计计算与分析中。然而,目前仍以平面计算与分析模型为主且没考虑流固耦合作用,真正的三维数值计算尚少。为此,本文依托福建省莆田至永定高速公路莆田境内湄洲岛段浅海填方路堤下带帽PTC桩复合地基工程,研究内容或得到的结论主要有:(1)介绍了修正剑桥模型,在考虑流固耦合和时间效应的情况下,对应用ABAQUS分析PTC桩复合地基的方法的可靠性进行分析。得到可靠的数值模拟方法。(2)根据工程实践及在前人研究的基础上,描述了带帽PTC桩复合地基的加固机理、常见的路堤的失稳破坏模式、路堤失稳的极限平衡法和有限元强度折减法的原理、方法和各自的适用性。建议一种更符合实际的适合带帽PTC桩复合地基沉降的计算方法和一种较为可靠、准确的路堤失稳破坏分析的有限元强度折减法。(3)采用ABAQUS软件,运用强度折减法对带帽PTC桩复合地基上的路堤的稳定问题进行数值分析,研究带帽PTC桩复合地基加固路堤的变形破坏特性、PTC桩抗滑机理以及桩的破坏模式。进一步分析了桩周土的绕流以及将三维加固路堤等效为平面模型的可靠性和适用性。(4)采用数值分析方法,系统的对比分析了不同桩位、不同桩长、有无垫层等因素对带帽PTC桩复合地基加固路堤稳定的影响,分析了加固效果差异产生的原因,探讨了带帽PTC桩复合地基合理的结构形式。(5)以上述依托工程为例,应用ABAQUS有限元软件建立三维浅海填方下带帽PTC桩复合地基模型。分析路堤建设过程中沉降、水平位移、孔压、应力水平和桩内力的变化规律,并将其结果与未处理的路堤以及经过挤密砂桩处理的路堤进行对比分析。得到了一些有益的结论。