樁承式路堤是一種在軟土地區(qū)發(fā)展起來(lái)的新型路堤型式,其主要由路堤填料、樁帽與地基土構(gòu)成。其受力性狀比較復(fù)雜,一方面,在上部路堤荷載作用下,樁頂土體的沉降小于樁間土的沉降,從而引起二者的相對(duì)位移;另一方面,這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)受到土層間剪應(yīng)力的限制,增加了作用在樁頂?shù)膲毫?降低了地基土上的壓力,這種荷載傳遞機(jī)制稱為“土拱效應(yīng)”�，F(xiàn)有理論計(jì)算方法在進(jìn)行樁承式路堤土拱效應(yīng)研究時(shí)往往忽略了樁土差異沉降對(duì)路堤土拱效應(yīng)的影響,此外,有些方法雖然考慮了樁土差異沉降的作用,但通常假定土拱形狀為標(biāo)準(zhǔn)圓弧或者合理拱軸線,但是并未考慮樁土差異沉降對(duì)土拱形狀的潛在影響。本文基于前人研究成果,針對(duì)極限平衡狀態(tài)下的樁承式路堤土拱效應(yīng)進(jìn)行了理論分析和數(shù)值模擬研究,主要工作如下:首先,考慮樁土差異沉降對(duì)路堤中土拱形狀的影響,即樁土差異沉降通過(guò)改變土拱形狀的變化影響路堤樁土應(yīng)力比。其中,樁土差異沉降假定由兩部分沉降組成,一是樁土剛度不同引起的差異沉降,再者是由土拱效應(yīng)形成引起的樁頂上部的土體回彈量,且拱頂回彈土體的豎向應(yīng)變?cè)诠昂駞^(qū)域內(nèi)相等;在假定土拱內(nèi)拱高不變的基礎(chǔ)上,外拱曲線可描述為不定的四次多項(xiàng)式偶函數(shù)。其次,引入摩爾—庫(kù)倫強(qiáng)度極限平衡條件,對(duì)極限平衡理論的樁承式路堤土拱效應(yīng)進(jìn)行整體分析,分別計(jì)算極限平衡狀態(tài)發(fā)生在拱頂和拱腳的應(yīng)力微分方程,結(jié)合土拱曲率半徑的幾何關(guān)系,推導(dǎo)出考慮了樁土差異沉降的樁土應(yīng)力比及樁體荷載分擔(dān)比的計(jì)算方法。最后,本文針對(duì)極限平衡理論下樁承式路堤土拱效應(yīng)的三維應(yīng)力問(wèn)題,基于ABAQUS有限元軟件平臺(tái)建立路堤三維數(shù)值模型,通過(guò)應(yīng)力云圖和等值面圖分析和探討各項(xiàng)參數(shù)對(duì)土拱效應(yīng)的影響,進(jìn)而得出樁土差異沉降與樁土應(yīng)力比的關(guān)系曲線,并與本文理論計(jì)算方法及室內(nèi)模型試驗(yàn)結(jié)果、工程實(shí)例進(jìn)行了對(duì)比,驗(yàn)證本文研究的合理性。
【學(xué)位單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U416.12
【部分圖文】：

碩士學(xué)位論文第 1 章 緒 論景及研究意義國(guó)高速公路和高速鐵路迅速發(fā)展，截止到 2016 年底，公里，其中，高速鐵路 2.2 萬(wàn)公里以上，交通運(yùn)輸部年，我國(guó)公路固定資產(chǎn)投資達(dá) 1.78 萬(wàn)億元；全國(guó)鐵路15 億元，尤其是沿海地區(qū)，軟土地基占部分高速公路，最大軟土厚度在 60m 以上。大部分軟土含有一定的，在相同路堤荷載作用下沉降量更大，給道路工程帶來(lái)會(huì)給公路的施工和使用造成很大影響。

a) 樁平面布置圖 b) 土拱剖面圖圖 2.5 平面土拱拱腳受力分析 rr θθ p rr p s2p sd2 0d1s arr rKKm m H 由式(2.4)，不僅能夠得知土拱拱腳正達(dá)到極限，還能得知徑向應(yīng)力的大得出樁土荷載的分配情況。值得一提的是，通過(guò)這種公式計(jì)算出來(lái)樁頂?shù)淖钚≈�，那就可作為最后的荷載分擔(dān)比。.3 改進(jìn)的 Hewlett 和 Randolph 模型Hewlett 和 Randolph 建立的是一個(gè)要建立在模型試驗(yàn)上的球形土拱模型頂部和腳部的土單元體都處在極限情況下，那就能快速知道有多少應(yīng)力土上的。不過(guò)，在現(xiàn)實(shí)操作中，拱的頂部和腳部的土單元體并非隨時(shí)都

碩士學(xué)位論文這種不規(guī)則曲面土拱相較于半球殼體而言更接近模擬仿真將通過(guò)應(yīng)力等值面圖實(shí)現(xiàn)三維土拱的可形成是應(yīng)力傳遞的結(jié)果，樁土差異沉降引起的剪剪切破壞面?zhèn)鬟f至樁頂，從而導(dǎo)致分配至樁頂?shù)姆治霾豢紤]樁帽的作用，因此樁頂部分配的壓力土拱效應(yīng)的發(fā)揮程度，即荷載分擔(dān)比，用 E 表示2/ ( )uE P Hs上方土壓力；γ 為土的重度；H 為路堤填土高為拱高確定的二次拋物線，外拱為不定四次多項(xiàng)拱腳連線取 x 軸，取拱曲線對(duì)稱軸為坐標(biāo)系 y 軸
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