桩网复合地基承载机理及设计方法
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摘要
按目前的概念,复合地基可分为水平向增强体型和竖向增强体型两种基本形式,一般称之为单一型复合地基。但由于实际工程地质条件的复杂多变以及其他经济技术因素的制约,只采用其中一种形式往往不能满足要求。在这种情况下,设计中考虑采用“水平增强体型+竖直增强体型”的联合复合地基形式,取两种单一形式之长,从而达到最佳效果。桩-网复合地基即是这样一种新型地基处理工法,它将单一的水平向增强体和竖向增强体进行组合,通过变形协调充分发挥桩、网、土各自的作用,有效控制工后沉降,从而达到综合加固的目的。
本文首先结合工程实际,调研了深圳、广州、东莞、佛山等地若干典型工程的试验段,并就广梧高速试验段中桩网复合地基的设计情况、施工情况、承载机理等方面进行了分析,其中对不同垫层的设置情况及其效果比较为设计方法的提出提供了重要依据。
在广东北-乐高速公路深厚软基处理工程中设置了部分试验段,对桩网复合地基和桩承式路堤进行了对比分析,此外结合试验数据对填土中土拱的性质及网的分荷作用也进行了分析,最后采用有限元方法对两种处理模式进行了深入对比。
基于3个基本假设,本文推导了桩网复合地基的桩土应力比计算公式,并结合算例对桩土应力比的有关影响因素进行了分析。
设计了一个小比尺模型试验,研究在路堤荷载作用下,桩和桩间土之间的荷载分配,分析填土高度、桩帽尺寸,加筋垫层材料及桩端土压缩模量、桩间土压缩模量等因素对桩土应力比的影响;模拟路堤填筑过程及桩间土工后沉降,分析此过程中桩土分担荷载的变化规律,并对桩网复合地基模型在上部填土荷载作用下应力变化、沉降变形、加筋体的受力情况等进行了数值模拟研究。
最后结合现场试验、理论分析以及模型试验得到的相关结论进行综合分析,提出了一套设计计算方法,并总结了施工工艺和检测方法,给出了两个设计实例。
According to the present notion, composite foundation could be classified as two types: the horizontal reinforced body and the vertical reinforced body, which were called single composite foundation. In practice, adoption of just one type often counld not meet the engineering need due to the complexity of practical geological condition and other technical or economic reasons, so the combination of the horizontal reinforced body and the vertical reinforced body was taken into account to solve the problem. Pile-reinforced earth composite foundation was such a new kind of soft soil treatment method developed in recent years. Through the deformation harmony, the respective effects of pile, soil and net were initiated to control the residual settlement or differential settlement.
Based on engineering practice, several experimental sections in Shenzhen, Guangzhou, Dongguan、Foshan were investigated , and the design condition、construction、bearing mechanism were analysed, a comparison between the effect of different reinforced cushions was drawn to present the base of design method.
Two experimental areas in a highway soft soil ground treatment project in Guangdong Province were designed to compare the design mode of pile- reinforced earth composite foundation and pile-supported embankment. In the experiment, the property of soil arch and the bearing effect of net were also analysed. Finally, the further study on two design mode was carried by FEM.
Based on three hypotheses, the formula of pile-soil stress ratio was derived, and the influencing factors of pile-soil stress ratio were evaluated through the analysis of an example.
A small-scale model test was designed to analyse the load distribution between the pile and the soil under the embankment.The influence of several design parameters, which include fill height, pile cap size, reinforced cushion, and compression modulus of the soil under the pile end or between the piles, on the pile-soil stress ratio was investigated. The construction of the embankment and the residual settlement of the soil between the piles were simulated to analyse the load distribution between the pile and the soil during the process. In addition, the stress changes, settlement, internal force of the net were also simulated by FEM.
Finally, the conclusions drawn from the practical experiment, theoretical analysis and model test were combined, based on which, a design method was presented. The construction technology and the detection procedure were also summarized .The design method was used in two practical cases.
本文首先结合工程实际,调研了深圳、广州、东莞、佛山等地若干典型工程的试验段,并就广梧高速试验段中桩网复合地基的设计情况、施工情况、承载机理等方面进行了分析,其中对不同垫层的设置情况及其效果比较为设计方法的提出提供了重要依据。
在广东北-乐高速公路深厚软基处理工程中设置了部分试验段,对桩网复合地基和桩承式路堤进行了对比分析,此外结合试验数据对填土中土拱的性质及网的分荷作用也进行了分析,最后采用有限元方法对两种处理模式进行了深入对比。
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设计了一个小比尺模型试验,研究在路堤荷载作用下,桩和桩间土之间的荷载分配,分析填土高度、桩帽尺寸,加筋垫层材料及桩端土压缩模量、桩间土压缩模量等因素对桩土应力比的影响;模拟路堤填筑过程及桩间土工后沉降,分析此过程中桩土分担荷载的变化规律,并对桩网复合地基模型在上部填土荷载作用下应力变化、沉降变形、加筋体的受力情况等进行了数值模拟研究。
最后结合现场试验、理论分析以及模型试验得到的相关结论进行综合分析,提出了一套设计计算方法,并总结了施工工艺和检测方法,给出了两个设计实例。
According to the present notion, composite foundation could be classified as two types: the horizontal reinforced body and the vertical reinforced body, which were called single composite foundation. In practice, adoption of just one type often counld not meet the engineering need due to the complexity of practical geological condition and other technical or economic reasons, so the combination of the horizontal reinforced body and the vertical reinforced body was taken into account to solve the problem. Pile-reinforced earth composite foundation was such a new kind of soft soil treatment method developed in recent years. Through the deformation harmony, the respective effects of pile, soil and net were initiated to control the residual settlement or differential settlement.
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Finally, the conclusions drawn from the practical experiment, theoretical analysis and model test were combined, based on which, a design method was presented. The construction technology and the detection procedure were also summarized .The design method was used in two practical cases.
引文
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