【博士】深厚層軟土路基樁網(wǎng)復(fù)合結(jié)構(gòu)地基沉降機(jī)理及計(jì)算方法研究【2007】

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　　學(xué)科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院　　學(xué)位年度： 2007年　　高速鐵路不僅要求路堤穩(wěn)定，而且對(duì)路基工后沉降的控制有極嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。　　《新建時(shí)速200公里客貨共線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》、《時(shí)速250公里及以下新建客運(yùn)專線鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》和《新建時(shí)速300～350公里客運(yùn)專線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》明確規(guī)定：對(duì)有砟軌道，時(shí)速200公里和250公里，路基工后沉降不應(yīng)大于15cm和lOcm，時(shí)速大于300公里，路基工后沉降不應(yīng)大于5cm?！犊瓦\(yùn)專線無(wú)碴軌道鐵路設(shè)計(jì)指南》要求：對(duì)無(wú)砟軌道，路基工后沉降不應(yīng)大于15mm，這對(duì)于沉降的控制提出更高的要求。樁網(wǎng)復(fù)合結(jié)構(gòu)作為一種處理深厚層軟土的方法，可以有效的控制路基工后沉降，節(jié)約成本，同益受到人們的重視?！　毒W(wǎng)復(fù)合結(jié)構(gòu)應(yīng)用于高速鐵路深厚層軟土地基工程中，其設(shè)計(jì)有別于建筑工程，目前國(guó)內(nèi)還沒有規(guī)范可循，國(guó)外雖然存在相應(yīng)的規(guī)范，但根據(jù)各國(guó)規(guī)范計(jì)算所得結(jié)果差別較大，因而有必要對(duì)其適用性進(jìn)行分析?！　∧壳皣?guó)內(nèi)外對(duì)于樁網(wǎng)復(fù)合結(jié)構(gòu)的作用機(jī)理都開展了研究，但對(duì)于樁網(wǎng)復(fù)合結(jié)構(gòu)中的樁帽的影響和作用機(jī)理，還缺乏系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。同時(shí)樁網(wǎng)復(fù)合結(jié)構(gòu)地基沉降還沒有符合作用機(jī)理的計(jì)算方法，只能借用建筑地基基礎(chǔ)的計(jì)算理論，因而有必要結(jié)合沉降規(guī)律和荷載傳遞規(guī)律，建立滿足樁網(wǎng)復(fù)合結(jié)構(gòu)作用機(jī)理的沉降計(jì)算方法?！　”疚尼槍?duì)上述問題，從數(shù)值模擬、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、理論分析等方面對(duì)樁網(wǎng)復(fù)合結(jié)構(gòu)的作用機(jī)理和沉降計(jì)算方法進(jìn)行了研究和探討，本文主要研究工作如下：　　1、通過(guò)數(shù)值模擬分析了樁網(wǎng)復(fù)合結(jié)構(gòu)的荷載傳遞規(guī)律和沉降規(guī)律，分析了樁間距、樁帽對(duì)荷載傳遞和沉降的影響。同時(shí)結(jié)合某典型軟土地段分析了深厚層軟土地區(qū)樁網(wǎng)復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)沉降和樁土應(yīng)力比的影響?！　?、通過(guò)CFG樁網(wǎng)復(fù)合結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，分析了CFG樁網(wǎng)復(fù)合結(jié)構(gòu)沉降和荷載傳遞規(guī)律，為理論研究提供了依據(jù)?！　?、通過(guò)實(shí)際工程分析比較了各國(guó)規(guī)范中作用在土工格柵上的荷載計(jì)算方法，結(jié)果表明德國(guó)規(guī)范計(jì)算的土工格柵上的荷載變化規(guī)律與實(shí)際相符，可以滿足作用在土工格柵上的荷載計(jì)算的需要。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)土工格柵的特性，將土工格柵簡(jiǎn)化為膜，推導(dǎo)出彈性地基上膜的撓度方程，進(jìn)一步推導(dǎo)出考慮土工格柵作用的樁土應(yīng)力比和樁荷載分擔(dān)比的計(jì)算方法，并分析了樁間距、填土高度、土工格柵抗拉剛度、地基剛度對(duì)樁荷載分擔(dān)比的影響?！　?、根據(jù)高速鐵路路堤設(shè)計(jì)荷載，建立了樁網(wǎng)復(fù)合結(jié)構(gòu)地基沉降計(jì)算模型。通過(guò)假定樁土界面摩阻力與相對(duì)位移為彈塑性關(guān)系；樁極限側(cè)摩阻力與樁側(cè)壓力成線性關(guān)系；樁端土符合Winkier地基模型，同時(shí)結(jié)合樁土相互作用機(jī)理，建立了協(xié)同作用基本微分方程，進(jìn)而得到了樁網(wǎng)復(fù)合結(jié)構(gòu)樁、樁間土沉降解析解。并通過(guò)實(shí)例進(jìn)行了驗(yàn)證?！　?、通過(guò)樁網(wǎng)復(fù)合結(jié)構(gòu)地基沉降的理論計(jì)算和數(shù)值計(jì)算，分析了樁網(wǎng)復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)地基沉降的影響，并提出了建議?！　∽詈?，關(guān)于進(jìn)一步研究工作的方向進(jìn)行了簡(jiǎn)要的討論。　　

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