【摘要】：剛性網(wǎng)格-樁加筋路基類似于樁承式加筋路堤，是一種由路堤填土、加筋墊層、軟土層、持力層、剛性網(wǎng)格和預制或現(xiàn)澆混凝土樁即剛性樁組成的復合地基。該復合地基是基于厚路堤工況下路堤邊緣處毀樁破壞而設置的一種更新型復合地基形式，其設計目的是通過筋材的抗拉模量增強樁體荷載分擔比和利用剛性網(wǎng)格減小邊樁彎矩和剪力；其內(nèi)部結(jié)構形式的不同，為研究提供了新的內(nèi)容�；谠搹秃系鼗慕Y(jié)構特點，利用數(shù)值分析方法研究了樁身和軟基的受力變形特征；根據(jù)土拱理論，推導了在考慮基土反力的情況下筋材力學及變形的解析表達式；并研究了布樁形式和土堤加固方法。主要工作如下： （1）根據(jù)Midas/GTS前處理中產(chǎn)生的樁-土單元節(jié)點分離，研究樁端處幾何瞬變的形成過程；通過樁端邊界條件改造，建立有持力層工況下不同類型剛性樁加固路堤的基本模型，比較分析中樁、邊樁和網(wǎng)織物的受力變形特點，分析各對象的優(yōu)缺點，闡明提出剛性網(wǎng)格-樁加筋路基的原因。 （2）針對剛性樁加筋路基和樁承式路堤在有持力層刺入工況下的薄弱部位，分析剛性網(wǎng)格 樁加筋路基中筋材、剛性網(wǎng)格和附加樁對薄弱處的加固作用，研究有、無持力層刺入2種工況下剛性網(wǎng)格 樁加筋路基受力和變形在不同樁長影響下的變化特征，對剛性網(wǎng)格 樁加筋路基是否適用于無持力層工況進行可行性探討。 （3）基于Hewlett和Randolph的空間半球拱模型假設剛性網(wǎng)格-樁加筋路基路堤荷載傳遞途徑、虎克定律和平衡條件，獲得了筋材受力變形的解析表達式，并利用該方法分析了樁距和軟土層彈性模量及深度對筋材的影響，揭示土拱、筋材拉力及樁體荷載分擔比的受力機理。 （4）提出單向布置混凝土梁下剛性樁加筋路基的混凝土梁和筋材的布置方式；根據(jù)“HewlettRandolph”和“LOW”的平面土拱理論，求解在考慮了筋材下土體屈服、單向布置混凝土梁下剛性樁加筋路基筋材上下應力差、土拱所占的樁體荷載分擔比和筋材所占的樁體荷載分擔比，并對兩種理論所得結(jié)果進行比較，探討產(chǎn)生差異的原因。 （5）探討了剛性網(wǎng)格-樁加筋路基在有無持力層刺入工況下的布樁優(yōu)化方式。 （6）論證剛性網(wǎng)格-樁加筋路基土堤的主要破壞形式；根據(jù)土堤破壞形式，建立草被、土工網(wǎng)、護坡以及支護樁加固狀態(tài)下土堤受力平衡方程，分析不同土堤坡角下土堤內(nèi)摩擦角對加固材料厚度的影響。 本文主要成果如下：（1）有無持力層兩種工況下樁身受力分布規(guī)律；（2）薄弱部位的確定；（3）考慮筋材下地基反力的筋材受力及變形、土拱部分所占的樁體荷載分擔比和筋材部分所占的樁體荷載分擔比的解析解；（4）布樁方式；（5）土堤加固的分析方法。 基于上述工作和成果，本文所取得主要結(jié)論如下： （1）樁帽或剛性網(wǎng)格的加固減小褥墊層刺入量和筋材的拉力，剛性網(wǎng)格的設置減小了邊樁彎矩和剪力。 （2）無持力層工況下的剛性網(wǎng)格-樁加筋路基，樁長的增加能增大中樁樁體荷載比，減小邊樁上部彎矩及剪力、體系的最大沉降和路堤外側(cè)豎向位移變異，，并使體系豎向變形由豎向剪切型部分地向水平擴散型轉(zhuǎn)化；應通過增加樁長，利用預制薄壁混凝土管樁(PTC管樁)放寬中樁截面，減小附加樁樁徑實現(xiàn)優(yōu)化。 （3）剛性網(wǎng)格的設置為土拱構架提供一定的厚度，承擔一部分樁體荷載分擔比；路堤填土內(nèi)摩擦角的增加有利于增強土拱部分產(chǎn)生的樁體荷載分擔比；筋材的增強設置，承擔另一部分樁體荷載分擔比，并減小筋材與剛性網(wǎng)格的不均勻沉降；地質(zhì)條件越差越有利于發(fā)揮筋材的作用。 （4）在有持力層工況下采取‘中樁疏邊樁密’的布樁方式；在無持力層刺入工況下，應采用‘中心稍疏其余密’的布樁方式。 （5）應結(jié)合坡角的大小，可分別利用草被、土工格柵的拉力和護坡的自重對土堤進行加固，堤坡角度越大，加固物厚度越大。
【圖文】：

堤填土和軟土層厚度較大的路基加固工程。圖 1-1 剛性網(wǎng)格-樁加筋路基橫截面1 Cross-section of a rigid grid-pile reinforced s

（c）對象 III(c)Object III圖 2-7 豎向變形Fig. 2-7 Vertical deformation（3）體系橫向變形取樁間土橫向截面，圖 2-8 顯示了不同對象豎向變形結(jié)果�？煞从吵觯海�1）路堤填土頂部邊緣發(fā)生橫向變形；（2）路基內(nèi)最大橫向變形發(fā)生在邊樁上部；（3）路堤邊緣橫向變形稍大。上述結(jié)果表明：（1）應根據(jù)場地條件，適當放寬路堤邊緣坡度，增強填土邊緣邊坡穩(wěn)定性；（2）對于重要車道，路堤邊緣橫向變形較大，應增加護欄，護欄位置需往中心方向縮進 1m-2m；（3）路堤邊緣和邊樁上部應作適當加固措施。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U416.1

【參考文獻】

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1 余闖;劉松玉;杜廣印;楊昭宇;吳荷君;;樁承式路堤土拱效應的三維數(shù)值模擬[J];東南大學學報(自然科學版);2009年01期

2 王非;繆林昌;;落水洞上覆路堤土工加筋設計新方法[J];東南大學學報(自然科學版);2009年06期

3 饒為國,杜文鋒,羅衛(wèi)東,張鐵立;三點法推算樁—網(wǎng)復合路基工后沉降量[J];公路;2001年08期

4 王斌,徐澤中;預應力管樁在高速公路拼接工程軟基處理中的設計方法[J];公路;2004年02期

5 黃紹銘,王迪民,裴捷,賈宗元,魏汝楠,姚建明;按沉降量控制的復合樁基設計方法(上)[J];工業(yè)建筑;1992年07期

6 黃紹銘,王迪民,裴捷,賈宗元,魏汝楠,姚建明;按沉降量控制的復合樁基設計方法(下)[J];工業(yè)建筑;1992年08期

7 李韜,黃建華,高大釗;彈性承臺下沉降控制復合樁基的變分法研究[J];福建工程學院學報;2004年01期

8 黃文鋒;張軼;林繼生;;樁承式加筋路堤關鍵部位分析[J];山西建筑;2012年15期

9 陳慧遠;摩擦接觸單元及其分析方法[J];水利學報;1985年04期

10 梁兵;CFG樁在高速公路軟基路段加寬處理中的應用[J];水運工程;2003年08期

本文編號：2564438