桩承式路堤土拱效应颗粒流分析

土拱效应是桩承式路堤中荷载传递机制中的关键因素。参照前人室内模型试验,采用颗粒流软件PFC2D建立离散元（DEM ）数值模型,对桩承式路堤中的接触力分布、主应力偏转、竖向位移和侧向位移等进行深入分析。模拟中,路堤填料和桩间土采用Disk单元模拟,桩和模型箱采用Wall单元模拟,路堤DEM 模型采用分层压实法生成;路堤填料细观参数通过建立数值双轴试验进行标定,桩间土细观参数通过建立数值压缩试验进行标定。模拟结果表明：桩承式路堤中土拱由多个不同圆心的半球形拱共同组成,拱的高度约为5（ s－ a）／6;在该高度内路堤中的主应力发生明显偏转,竖向位移量和侧向位移量较大。     

基于Terzaghi方法的桩承式路堤中土拱效应算法改进

在桩承式路堤土拱效应分析中,考虑路堤填土实际处在极限主动平衡状态与静止平衡状态之间的工作状态,基于对Terzaghi土拱效应模型的改进,得到了桩土应力比和等沉降面高度计算式,其中取静止土压力系数和主动土压力系数之和的一半作为模型中土体的侧向土压力系数。研究结果表明：改进的桩土应力比理论计算值总体上与实测值非常接近,说明了该模型具有一定的合理性。     

桩承式路堤土拱效应三维分析

通过模型试验和有限元分析,研究桩承式路堤中填土的破坏模式。结果表明,对于填土高度与桩净间距之比H/（s-a）≤1的低路堤,填土中的破坏面为通过桩边缘的竖直面;而对于H/（s-a）≥1.5的高路堤,破坏面为位于桩顶以上的泡状曲面,可假设为对数螺旋曲面。基于模型试验和有限元分析得到的破坏模式,建立了土拱效应的三维简化分析方法,并与有限元和文献收集得到的试验数据进行了比较。结果表明,由于采用了合适的破坏面假设,该简化方法的计算结果可靠合理。     

桩承式路堤中平面土拱效应室内模型试验研究

介绍了平面土拱效应室内模型试验的试验装置与试验方法,对比分析了桩承式路堤中填土的竖向应力分布与Terzaghi理论方法以及HewlettRandolph理论方法中的分布规律,并对HewlettRandolph理论方法进行了修正。研究结果表明:路堤高度h与桩间距s比值对土拱效应产生具有重要影响,当h/s0.67时,没有土拱效应;当0.67h/s1.33时,土拱效应部分产生;当h/s≥1.33时,土拱效应完全产生,且此时路堤填土的竖向应力分布与HewlettRandolph方法的分布规律相同;与HewlettRandolph方法相比,修正的HewlettRandolph方法与模型试验结果更接近。试验同时分析了路堤高度的变化对桩土应力比的影响,试验结果表明:随着路堤高度的增加,桩土应力比逐渐增大,但是增大的速率随着路堤高度的增加而减小。     

桩承式加筋路堤中土工格栅加筋效应的室内试验研究

基于室内模型槽试验,开展了考虑土工格栅的桩承式路堤变形和填土应力分布规律研究,重点研究了土工格栅抗拉强度和土工格栅层数对软土竖向位移、填土竖向应力分布和桩土应力比的影响。研究结果表明:软土竖向位移随土工格栅抗拉强度和土工格栅层数增加而减小;不同层数土工格栅作用下填土竖向应力随路堤高度的分布规律差异较大。综合考虑桩承式路堤软土变形和填土荷载向桩顶转移程度,了解研究工况下土工格栅的作用效果,可为现场路堤工程中如何选用合适土工格栅抗拉强度和层数提供依据。     

桩承式路堤拱效应分析

掌握桩承式路堤中土拱效应的传力机制,建立有效的计算模型,可合理选择桩间距,这对保证工程质量和节约工程造价具有重要的作用。采用非均布荷载形式,建立了相应的土拱效应计算模型,并给出了土拱拱顶与拱脚截面等效直径变化规律的经验关系。通过理论计算桩顶应力,并与实际工程监测数据对比,结果显示二者基本吻合,验证了改进模型的可行性。     

桩承式加筋路堤三维动力流固耦合分析

为了研究交通荷载作用下桩承式加筋路堤的动力特性,采用FLAC 3D软件建立了路堤的三维动力流固耦合分析模型,对无筋无桩、有筋无桩、无筋有桩、有筋有桩4种情况的路堤在动荷载作用下的竖向位移、水平位移、桩土应力比、超孔隙水压力、加速度等进行了计算分析,对比研究了4种情况下各自的特点,揭示了桩承式加筋路堤的作用机制。数值分析结果表明：交通荷载作用下,桩承式加筋路堤通过桩体土拱效应和格栅加筋效应的联合作用,其路面竖向位移、差异沉降及路堤堤址的水平位移都比其它几种情况明显减小;桩土应力比在刚开始加载时最大,随后逐渐减小并趋于稳定;软土地基中的加速度幅值及加速度趋于稳定的时间都明显减小;软土地基中的超孔隙水压力值也远小于无筋无桩时的值。     

基于Hewlett方法的桩承式加筋路堤桩土应力比改进

文中改进了拉膜效应对计算桩承式加筋路堤桩土应力比产生的影响,提出了新的计算方法。主要通过桩间加筋体的微分段静力平衡,然后,根据加筋体下的地基反力符合Winkler弹性地基模型的假定,耦合拉膜效应和加筋体上覆路堤的土拱效应可求得桩土差异沉降量以及网下桩土应力比。此外文中还分析了多种相关因素对桩土应力比的影响,也通过实例分析证明了该方法的可行性。结果表明：网下桩土应力比随土工格栅抗拉强度和填土高度的增加而增加,随桩间距的增加而减小,网上桩土应力比则反之;布桩形式不同,桩土应力比将随之改变,梅花形布桩时桩土应力比最大。该计算方法得到的桩土应力比计算值与实测值更加接近。     

桩承式加筋路堤荷载分担比计算方法

针对桩承式加筋路堤作用机理复杂的问题,分析路堤填土-筋材-桩-桩间土在路堤荷载作用下的荷载传递机理.根据位移、应力连续条件,将路堤填土和加固区作为统一的整体考虑.将一定厚度水平向的加筋垫层视为具有刚度的薄板,考虑土工格栅的加筋作用,采用大挠度薄板理论计算筋材的挠曲变形.考虑路堤填土的土拱效应和路基桩土相互作用,推导在桩体打穿和未打穿软土层2种情况下桩承式加筋路堤荷载分担比的求解方法.采用相关文献中的模型试验结果对提出的计算方法进行验证.结果表明,采用该方法计算出的桩土应力比与实测结果比较接近,可为工程实践提供设计理论参考.     

加筋路堤下桩式复合地基的桩土应力比计算

近年来工程中修建了越来越多的桩承式加筋路堤。选取单桩影响范围的复合土体为研究对象,假定桩间土上部水平加筋材料受上覆土压力作用后变形为二次抛物面,考虑水平加筋材料对桩顶的作用力,通过建立整体平衡方程,推导出了加筋路堤下桩式复合地基的桩土应力比的解析表达式。通过算例进行验证,表明该计算方法是合理可靠的,最后分析了各参数对桩土应力比的影响,得到了一些变化规律。     

双排桩多层土拱效应分析及计算理论

为了解决滑坡推力在双排桩上的分配及前排桩桩土土抗力确定等问题,从双排桩的多层土拱效应入手,分析了2种类型的土拱(端承拱、摩擦拱)在拱脚处的力学特性,推导出2种类型的土拱所能承载的极限承载力,然后对滑坡推力在前排桩的分配、桩前土抗力、前后排桩间距等问题进行研究分析,得到如下结论:当双排桩能够完全抵挡滑坡推力时,桩前土抗力几乎不存在,后排桩承担的滑坡推力大于前排桩承载的滑坡推力;当双排桩不能够完全抵挡滑坡推力,桩前土体存在抗力,前、后排桩承载的滑坡推力相同;且前、后排桩间距不应小于前排桩端承拱的矢高加半个拱厚.最后通过算例对得出的结论进行了验证.     

Ito塑性变形理论的抗滑桩临界桩间距分析

日本学者Ito与Matsui（1975）提出的塑性变形理论,在抗滑桩加固边坡分析中得到了广泛的应用.该理论不但考虑了桩径和桩间距,而且很好地考虑了滑坡中桩-土的相互作用,但是对临界桩间距没有明确的界定.实际情况表明滑坡推力是通过桩间土拱向桩传递的,桩间成拱效应又受桩间距的影响,因此研究抗滑桩在支挡边坡工程中的土拱效应和临界桩间距有其理论与现实意义,本文将结合此理论桩间的破坏形式,对临界桩间距进行分析,给出合理的临界桩间距以指导抗滑桩加固边坡设计.     

素混凝土桩与土工格栅联合加固路基应力传递特性分析

采用有限元分析程序ANSYS对素混凝土桩与土工格栅联合加固路基中土工格栅的应力、土工格栅的应力传递特性、桩土应力比进行了分析研究,得出了桩和桩间土的弹性模量及桩间距对桩土应力比的影响效果,为这种地基加固技术的理论研究和工程应用提供了依据.     

疏桩的承载性能和土拱效应

疏桩在软土地区的应用可以分为两个方面：疏桩复合地基和疏桩基坑支护。本文针对疏桩基础中的摩擦桩,采用弹性力学中的Mindlin-Geddes解和Boussinesq解联合求解的方法,分析了疏桩基础的附加应力场。通过对比不同桩间距下的桩土荷载分担比的变化规律,分析了软土地区疏桩间距的合理范围。同时对疏桩水平方向上存在的土拱效应,采用三维有限元数值方法模拟了桩间距对疏桩成拱的影响,得出了产生土拱的最大桩间距范围在6～8d之间。针对疏桩复合地基的沉降控制计算方法,本文总结出应用Poulos弹性理论法计算单桩沉降和复合地基方法计算群桩沉降。     

基于ANSYS的桩土效应分析

运用ANSYS中的接触单元分析了桩土效应问题,其中采用实体单元模拟桩基础,用接触单元模拟桩基础和土体的作用,并且考虑土体的负摩阻力,分析桩基础在水平荷载和竖向荷载作用下的桩端位移、桩端应力及随着埋深的桩基应变.     

自密实水泥土拼宽路堤沉降与稳定性研究

以某路堤拼宽工程为例,探讨自密实水泥土作为新路堤填料的可行性,基于以开挖弃土为原料土的室内试验实测数据,采用Plaxis2D软件进行新老路堤沉降、差异沉降的数值模拟,并分析路堤边坡稳定性。分析考虑了新路堤坡率、是否铺设土工格栅对其的影响。结果表明：自密实水泥土填料能够有效控制路堤沉降和不均匀沉降,铺设土工格栅能够减小新老路堤的不均匀沉降并显著提高路堤稳定性,自密实水泥土在路堤拼宽工程中有良好的适用性。     

疏排桩支护结构中土拱荷载传递比分析

在以往关于土拱效应研究的基础上,提出了土拱荷载传递比的概念,并建立了分析计算模型。通过土工离心机模型试验验证了Ito提出的排桩桩侧土压力的计算方法在深基坑疏排桩支护结构中的适用性,并基于该方法,结合一个疏排桩支护工程事例对土拱荷载传递比的影响因素作了比较全面的分析。研究结果表明:疏排桩支护结构中,桩间土拱效应不容忽视,通过土拱传递到排桩上的土压力最大可占到排桩承受的总土压力的60%以上;土拱荷载传递比随着桩间净距的增大近似呈指数形式减小,当桩间距相同时,桩径越大,土拱荷载传递比越小;当其他参数不变时,土拱荷载传递比随土体内摩擦角和土体黏聚力的增加近似呈指数形式增加。     

砂卵石地层盾构开挖面稳定性分析

分析了成都砂卵石地层工程地质和水文地质条件,通过大型三轴试验对砂卵石层力学特性进行了研究。针对砂卵石层粘聚力低、离散性强的特点,选用颗粒离散元法作为数值计算工具,通过对大型三轴试验的数值模拟,对砂卵石层的细观参数进行了标定。研究了支护压力对开挖面变形、地表沉降、开挖面的最大位移和土层应力的影响。研究结果表明：1）开挖面土体破坏形状和砂土的离心试验模型相符;2）当支护压力较小时,开挖面前方土体颗粒接触力很低,颗粒流动趋势明显,因此容易引起超挖,从而导致盾构施工后形成地层中的空洞;3）开挖面前的上方土体成拱作用明显,即使土层内部形成空洞也不会立刻引起地面塌陷,这是目前成都盾构施工引发地面滞后沉降的主要原因。