筋箍碎石桩复合地基承载特性及其变形分析方法研究

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碎石桩复合地基作为一种常见的地基加固形式已经广泛应用于建筑工程、交通土建以及机场港口等各种软土地基处治当中。碎石桩承载性能的发挥主要依靠桩周土体所提供的径向的约束力,工程中常因桩周土体无法提供足够的径向的约束力而导致碎石桩发生鼓胀变形,导致碎石桩复合地基的承载力降低、沉降增大。为限制碎石桩在桩顶附近的侧向变形,提高碎石桩的承载力,有效控制复合地基沉降,近年来工程实践中不断出现在传统碎石桩桩顶一定深度范围内设置一土工格栅套筒形成新型的加筋碎石桩复合地基加固技术,本研究称这种新型的加筋碎石桩复合地基技术为“筋箍碎石桩复合地基技术”。目前,筋箍碎石桩的理论研究还处于初级阶段,本文结合筋箍碎石桩复合地基的工程特点探讨其承载变形机理,并对其桩土应力比与变形计算方法展开研究。首先,针对筋箍碎石桩复合地基的受力变形特点,考虑桩-土的初始应力状态,假定桩体为具有恒定剪胀角的弹塑性体,且满足摩尔库伦屈服准则与非关联流动法则,土体和加筋体为线弹性材料,考虑桩-筋材-土三者间的相互作用,导得了筋箍碎石桩复合地基桩土应力比计算新公式。将本文方法计算结果与弹塑性极限分析方法结果进行对比分析,以验证本文计算公式的可行性。在此基础上,分析探讨了筋材刚度、桩周土变形模量、面积置换率等因素对筋箍碎石桩复合地基桩土应力比的影响。然后,在此基础上得到筋箍碎石桩复合地基径向与竖向变形公式,即筋箍碎石桩的侧向鼓胀变形与沉降值,并与有限单元法得到的结果进行对比,以验证本文计算公式的可行性。在此基础上,分析探讨了筋材刚度、桩周土变形模量、面积置换率等因素对筋箍碎石桩复合地基变形的影响。最后,结合工程实例,将本文的方法与现场静载试验所得到的结果进行对比,验证本文筋箍碎石桩复合地基变形计算方法的合理性与可行性,以期对实际工程提供有用的参考。
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