桩承式加筋路堤荷载传递效率计算方法研究

鉴于土拱效应和张拉膜效应对路堤荷载传递及路堤沉降变形性状有重要影响,进行了室内模型试验,基于PIV技术分析路堤填料沉降分布规律从而研究土拱形态特征,试验结果表明路堤中的土拱可用高度为0.8倍桩净间距的抛物线描述.之后,基于新的土拱模型,提出了相应的路堤荷载传递效率计算方法.新方法在计算路堤荷载传递效率时同时考虑了土拱效应、张拉膜效应及地基土反力作用.最后,通过现有文献中模型试验结果及数值模拟结果对所提计算方法的正确性进行了验证.     

高填方涵洞路堤受力机理及变形的试验研究

在分析前人研究的基础上,汇总分析了实体工程的监测数据,全面地对高填方涵洞路堤受力、变形机理进行了研究。通过绘制土压力随填土厚度变化曲线、同一层位压力盒压力对比曲线、应力集中系数K值随填土厚度变化曲线以及沉降变形图,判断出高填方路堤涵洞受力状况。结合试验路段的运营情况,分析得出了如何产生"土拱效应"以便于减小土体的沉降变形,从而保护涵洞结构的结论。     

垫层土拱效应试验与计算方法

为了研究刚性桩复合地基垫层土拱效应的作用机理,通过可视化模型箱对不同桩间距及垫层厚度的刚性桩复合地基进行室内模型试验,并对加载过程中桩顶及桩间土压力进行测试.利用数码相机拍摄数字照片观测垫层土体的变形,由垫层土体的位移场得出垫层内土拱几何形状,提出了二维土拱分析模型,运用二维力学方法对土拱分析模型进行计算,求解出桩顶及桩间土应力,并利用室内模型试验数据对理论解进行验证.结果表明,土拱分析模型计算结果与试验数据吻合较好,当垫层厚度与桩间距之比达到0.7时,垫层内部开始产生土拱.土拱分析模型的建立对于土拱效应作用机理和刚性桩复合地基垫层受力机理的揭示具有一定的参考价值.     

桩锚与土钉联合支护结构传力机制的对比分析

桩锚支护与土钉可以在竖向或水平向联合使用,土压力的传力机制完全不同,分别适用于不同土层条件.桩锚与土钉竖向联合支护结构中,土钉主要作用是提高桩锚后面土体强度,从而使实际作用于桩锚结构上的土压力相应减小;桩锚与土钉水平向联合支护结构中,土钉主要作用是承担桩锚结构间的土体,并将此部分土体侧压力通过水平土拱传至两侧桩锚结构上.本文通过对比分析联合支护结构间土压力的传力机制,总结了联合支护结构的承载机理和工程适用范围,为此类支护结构的合理选型和工程设计应用提供了理论基础.     

桩承式路堤土拱效应的三维数值模拟

结合模型试验结果,建立了三维有限元数值模型,对桩承式路堤中土体竖向应力分布规律进行了分析,计算结果和实测结果具有很好的一致性,而且反映出了土体竖向应力随深度的分布规律、土拱作用机理以及土拱的作用范围.模型试验和计算结果显示:桩承式路堤中土拱内部竖向应力随深度非线性减小,而土拱上部路堤中土体应力随深度近似线性增加.研究还发现,随着荷载水平和桩体-桩间土沉降差的变化,土拱的发生区域也在变化,实际土拱作用的影响范围在路堤底面以上约1倍桩间距的区域,要大于目前理论解答所做的假设.     

边坡加固工程中抗滑桩间距的确定

考虑抗滑桩桩间土拱效应,以桩侧与边坡土体间的摩阻力及黏着力承担滑坡推力的静力平衡条件和土拱跨中与拱脚处截面的强度条件共同控制,建立了抗滑桩间距的计算公式.该公式适当考虑了滑坡推力分布的影响.工程实例表明,该抗滑桩间距计算公式的计算结果较为合理,具有一定的工程应用价值.     

刚性挡墙主动破坏墙后土拱效应细观研究

为了研究土拱效应对挡墙主动土压力非线性分布的影响,运用细观颗粒流方法研究挡墙绕墙顶部转动主动土压力分布和墙后土拱效应细观形成机理,提出跨高比和矢高比表征土拱曲线.研究结果表明:跨高比和矢高比越大,则土拱效应越明显;细观颗粒流方法能够较好地模拟挡墙绕墙顶转动主动土压力分布;当挡墙绕墙顶转动、挡墙位移小于0.05H(H为墙高)时,沿墙高到墙顶0.4H范围内土拱效应较明显,主动土压力呈显著非线性分布;在其他位移模式和位移情况下土拱效应不明显,计算挡墙绕墙顶转动土压力时应考虑土拱效应的影响;若土颗粒和墙体摩擦因素越大,土颗粒刚度越小,则土拱效应越显著.     

基于水平层单元体及土拱效应模型土压力计算研究

对水平层单元体模型及土拱效应模型两种非线性土压力理论进行了研究,并结合试验资料进行算例分析,在此基础上提出一种能考虑位移、时间效应的,且能体现土压力非线性分布规律的土压力计算模型。算例分析结果能与实际规律较好地吻合。     

基于法向应力突变的组合式钢管抗滑桩土拱效应模型试验研究

土拱效应是抗滑桩与土相互作用的重要现象之一。将通过法向应力突变分析抗滑桩土拱效应的新方法推广到存在桩前土的悬臂式抗滑桩;并针对此抗滑桩设计了模型试验,提供了一种新思路。试验现象表明,桩后土压力发生突变,产生了土拱效应;在一定范围内增大外荷载时,桩间土拱效应呈现出随荷载增大而增强;但在此后继续增大外荷载,土压力突变现象减弱,土拱效应减弱;在一定范围内,桩间距较小时土拱效应更明显。     

基坑支护及挡土墙设计中土层拱效应的理论分析

通过对水平土拱形梁法的分析，得出了支护桩之间的合理间距，为工程人员设计应用提供了可以量化的理论依据，并提出在支护设计中应采用强桩弱墙的支护结构。