【摘要】：淺海填方路堤下帶帽PTC樁復(fù)合地基是一個典型的三維問題,其涉及流固耦合和樁土相互作用等復(fù)雜問題。為按三維問題對路堤下帶帽PTC樁復(fù)合地基與砂樁復(fù)合地基的遠期性狀進行對比,以蒲永高速為例,在工程現(xiàn)場取原狀土樣,驗證修正劍橋模型參數(shù),采用非線性有限元軟件ABAQUS對蒲永高速淺海填方路堤下帶帽PTC樁復(fù)合地基進行三維有限元分析。提出以剪切帶來模擬樁土的相互作用,以修正劍橋模型來模擬軟土固結(jié)的計算模型。研究結(jié)果表明:帶帽PTC樁達到最終沉降的96%的時間比砂樁的縮短了56%的時間,差異沉降減少了34.4%,后期也較穩(wěn)定,可不進行超載預(yù)壓。但較于砂樁其路基土體固結(jié)慢,應(yīng)力水平高。
【圖文】：

且不同材料的接觸，其剪切帶的厚度不同。因PTC樁帶帽樁存在樁帽，上部荷載一部分由樁帽承擔(dān)一部分由樁帽間土體承擔(dān)，樁帽所分擔(dān)的荷載又由帶帽樁體和樁帽下土體承擔(dān)。由于剛性樁帽的作用，使得帶帽樁體和樁帽下土體的沉降差異較少，樁和樁帽下土體的界面并不十分明顯，而是一個逐漸過渡的接觸帶。因此對于帶帽PTC樁與樁帽下土體的接觸問題，本文將接觸面當(dāng)作一個剪切帶來考慮，而不是僅僅是一個面。由于本文著重點在于考慮樁間土的流體滲透、應(yīng)力耦合分析，適當(dāng)對接觸的簡化也有利于減少模型的計算成本。計算模型如圖1所示。圖1帶帽單樁地基計算模型Fig.1Calculationmodelofsinglecappedpilefoundation1.2分析模型的驗證為了對本模型的可靠性進行驗證，參考了文獻[4]，應(yīng)用通用有限元軟件ABAQUS對現(xiàn)場試驗進行模擬并與現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)進行對比。本文土層采用修正劍橋模型模擬，其材料參數(shù)根據(jù)原有參數(shù)的基礎(chǔ)上，反分析無法根據(jù)已有參數(shù)得到的其他參數(shù)，列于表1。限于篇幅，試驗的具體方案和其他材料參數(shù)見文獻[4]。模擬土體選取為半徑為8m，高度54m的圓柱體。PTC樁樁徑為400mm，樁長為18m，壁厚50mm，樁帽尺寸1.5m×1.5m。樁帽底面以下10cm為粗砂墊層，頂面為30cm墊層，墊層上表面放置剛性荷載板，荷載板尺寸為3m×3m。模型中按等面積原則將正方形荷載板及樁帽簡化成圓形以利于網(wǎng)格劃分，數(shù)值模型見圖2。

第8期陳寶林，等：淺海填方路堤下帶帽PTC樁地基的數(shù)值分析研究1649表1修正劍橋模型材料參數(shù)Table1MaterialparametersofmodifiedCam-claymodel密度/(kg·m3)νκλMe1kh=kv/(m·d1)黏土18000.350.0040.0720.9411.586.05×105粉土20200.290.00420.04161.5840.831.55×104粉砂20800.260.00380.02161.2830.731.55×104圖2數(shù)值模型圖Fig.2Numericalmodelusedinanalyses模型建立完成后，按照現(xiàn)場試驗加載步驟在荷載板上施加相應(yīng)荷載，提取荷載板荷載位移曲線，并與實測值比較，如圖3所示。由圖可知，實測極限荷載值為256kPa，對應(yīng)沉降為12mm；文獻中數(shù)值模擬極限荷載值為260kPa，對應(yīng)沉降33mm；本文數(shù)值模擬極限荷載值為250kPa，對應(yīng)沉降為17mm。本文數(shù)值模擬得到的荷載位移曲線與實測曲線能更好地吻合，說明該方法能夠更好的模擬試驗。圖3復(fù)合地基荷載位移曲線Fig.3Load-settlementcurvesofcompositefoundation2工程概況福建省莆田至永定(閩粵界)高速公路是福建省重點基礎(chǔ)設(shè)施項目。其標(biāo)段K1+953.1~K4+457.2(圖4)屬濱海相地貌，線路位于海堤西側(cè)相距約45m平行走向。海堤東側(cè)為東海，西側(cè)為養(yǎng)殖區(qū)。沿線路西側(cè)(靠養(yǎng)殖場側(cè))做圍堰，坡面設(shè)置永久防護措施，圍堰外側(cè)坡腳需拋石反壓以提高堰體的整體穩(wěn)定性。在圍堰東側(cè)，在線路范圍內(nèi)，沿線路分段進行人工吹填砂，吹填砂頂標(biāo)高為1.5m�？紤]到不同路堤和不同路段等綜合影響，采取不同的加固路基的方法：剛性樁加固、砂樁加固和深沉攪拌樁加固等[5]。圖4K1+953.1~K4+457.2段路堤Fig.4K1+953.1~K4+457.2sectionofembankment本文重點研究K3+570至K3+630路段，該段綜合考慮施工因素及變形協(xié)調(diào)要求，采用帶帽PTC型樁復(fù)合地基處理方案。方案設(shè)計采用?

第8期陳寶林，等：淺海填方路堤下帶帽PTC樁地基的數(shù)值分析研究1649表1修正劍橋模型材料參數(shù)Table1MaterialparametersofmodifiedCam-claymodel密度/(kg·m3)νκλMe1kh=kv/(m·d1)黏土18000.350.0040.0720.9411.586.05×105粉土20200.290.00420.04161.5840.831.55×104粉砂20800.260.00380.02161.2830.731.55×104圖2數(shù)值模型圖Fig.2Numericalmodelusedinanalyses模型建立完成后，按照現(xiàn)場試驗加載步驟在荷載板上施加相應(yīng)荷載，提取荷載板荷載位移曲線，并與實測值比較，如圖3所示。由圖可知，實測極限荷載值為256kPa，對應(yīng)沉降為12mm；文獻中數(shù)值模擬極限荷載值為260kPa，對應(yīng)沉降33mm；本文數(shù)值模擬極限荷載值為250kPa，對應(yīng)沉降為17mm。本文數(shù)值模擬得到的荷載位移曲線與實測曲線能更好地吻合，說明該方法能夠更好的模擬試驗。圖3復(fù)合地基荷載位移曲線Fig.3Load-settlementcurvesofcompositefoundation2工程概況福建省莆田至永定(閩粵界)高速公路是福建省重點基礎(chǔ)設(shè)施項目。其標(biāo)段K1+953.1~K4+457.2(圖4)屬濱海相地貌，線路位于海堤西側(cè)相距約45m平行走向。海堤東側(cè)為東海，西側(cè)為養(yǎng)殖區(qū)。沿線路西側(cè)(靠養(yǎng)殖場側(cè))做圍堰，坡面設(shè)置永久防護措施，圍堰外側(cè)坡腳需拋石反壓以提高堰體的整體穩(wěn)定性。在圍堰東側(cè)，在線路范圍內(nèi)，沿線路分段進行人工吹填砂，吹填砂頂標(biāo)高為1.5m�？紤]到不同路堤和不同路段等綜合影響，采取不同的加固路基的方法：剛性樁加固、砂樁加固和深沉攪拌樁加固等[5]。圖4K1+953.1~K4+457.2段路堤Fig.4K1+953.1~K4+457.2sectionofembankment本文重點研究K3+570至K3+630路段，該段綜合考慮施工因素及變形協(xié)調(diào)要求，采用帶帽PTC型樁復(fù)合地基處理方案。方案設(shè)計采用?

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本文編號：2793587