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在深厚软基上修建高等级公路,消除路桥过渡段差异沉降带来的“桥头跳车”这一突出病害,需控制过渡段路基的沉降量,尤需严格控制工后沉降量。近年来引入的CFG桩复合地基处理技术,以其桩身强度高、可全桩长传递荷载而得到广泛应用。目前,CFG桩复合地基沉降计算方法、固结度计算方法还不成熟,已有的研究成果大多集中在刚性基础下的试验、计算方面。而路堤荷载可视为柔性荷载。因此,加强现场试验和原型观测,研究柔性荷载下CFG桩复合地基的固结、变形规律,探讨沉降计算方法,以适用以控制工后沉降为目标的地基处理技术的转变,具有实际意义。 论文主要进行了以下几个方面的研究工作: 1、对选定的试验段进行了单桩、单桩复合地基静载荷试验,对现场观测结果进行了研究,包括路基表面沉降、分层沉降、孔隙水压力、桩间土应力、桩身应力观测结果的分析。结果表明,下卧层沉降在CFG桩复合地基总沉降中占较大比例;桩身应力的最大点(中性点)在桩身中部;褥垫层的合理设置,可调节桩土荷载分担。 2、基于双层地基固结理论,推导了CFG桩复合地基加固区、下卧层孔压分布公式,获得了单级匀速加载情况下,复合地基平均固结度、加固区固结度和下卧层固结度。编制了计算程序,分析了桩体模量、复合地基置换率对固结度的影响,认为适度提高桩体模量和置换率可显著减少固结时间。 3、对TDBC-95平面粘弹塑性有限元程序进行了改编,加入了前置共轭梯度算法,使计算模型网格划分更加合理,并考虑了路堤刚度对地基沉降的影响,对典型段面进行了数值计算,并对不同工况进行了仿真分析,研究了是否打穿软土层、桩长、置换率、桩体模量及褥垫层模量和厚度对CFG桩复合地基荷载传递及沉降变化规律的影响。 4、分析了路堤荷载下CFG桩复合地基的变形机理,在假定的位移模式下,考虑桩土的相互作用,通过力学推导,得到了路堤荷载下加固区桩间土压缩量的解析计算公式及简化公式。推导了基于Mindlin解的CFG桩复合地基中附加应力计算公式;拟合了有限元计算结果,获得了附加应力实用计算公式,二者根据分层总和法可计算路基的总沉降量。初步提出了按工后沉降控制的设计方法。