剛性網(wǎng)格-樁加筋路基分析

剛性網(wǎng)格—樁加筋路基分析剛性網(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(yù)制或現(xiàn)澆混凝土樁即剛性樁組成的復(fù)合地基。該復(fù)合地基是基于厚路堤工況下路堤邊緣處毀樁破壞而設(shè)置的一種更新型復(fù)合地基形式，其設(shè)計(jì)目的是通過筋材的抗拉模量增強(qiáng)樁體荷載分擔(dān)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(gòu)形式的不同，為研究提供了新的內(nèi)容?；谠搹?fù)合地基的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，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(dǎo)了在考慮基土反力的情況下筋材力學(xué)及變形的解析表達(dá)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(diǎn)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(diǎn)，分析各對(duì)象的優(yōu)缺點(diǎn)，闡明提出剛性網(wǎng)格-樁加筋路基的原因。（2）針對(duì)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(duì)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(zhǎng)影響下的變化特征，對(duì)剛性網(wǎng)格–樁加筋路基是否適用于無持力層工況進(jìn)行可行性探討。（3）基于Hewlett和Randolph的空間半球拱模型假設(shè)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(dá)式，并利用該方法分析了樁距和軟土層彈性模量及深度對(duì)筋材的影響，揭示土拱、筋材拉力及樁體荷載分擔(dān)比的受力機(jī)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)“Hewlett&Randolph”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(yīng)力差、土拱所占的樁體荷載分擔(dān)比和筋材所占的樁體荷載分擔(dān)比，并對(duì)兩種理論所得結(jié)果進(jìn)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(hù)坡以及支護(hù)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(duì)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(dān)比和筋材部分所占的樁體荷載分擔(dān)比的解析解；（4）布樁方式；（5）土堤加固的分析方法?；谏鲜龉ぷ骱统晒疚乃〉弥饕Y(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(shè)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(zhǎng)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(kuò)散型轉(zhuǎn)化；應(yīng)通過增加樁長(zhǎng)，利用預(yù)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(shí)現(xiàn)優(yōu)化。（3）剛性網(wǎng)格的設(shè)置為土拱構(gòu)架提供一定的厚度，承擔(dān)一部分樁體荷載分擔(dān)比；路堤填土內(nèi)摩擦角的增加有利于增強(qiáng)土拱部分產(chǎn)生的樁體荷載分擔(dān)比；筋材的增強(qiáng)設(shè)置，承擔(dān)另一部分樁體荷載分擔(dān)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