论文部分内容阅读
我国道路工程发展仍处在加速成网的关键阶段，道路拓宽将成为道路建设中提升通行能力的重要途径。为了节约土地资源、提高拓宽加固效果，将桩承式路堤竖向承载力高、控制沉降能力强的优势与挡土墙控制路堤宽度等方面的优势相结合，提出了道路拓宽工程的桩承式挡墙路堤技术。
采用课题组自制的阵列式多活动门模型试验装置开展了10组桩承式挡墙路堤的三维土拱效应模型试验。通过粒子图像测速PIV技术对路堤填砂颗粒位移进行监测，采用自制的荷载计与土压力盒作为土压力测试元件。探讨挡土墙土压力及其随桩间土下沉过程的变化，以及路堤填料中的三维土拱效应分布情况，揭示出桩承式挡墙路堤的变形特性以及荷载传递规律。通过对各试验结果的分析，获得如下结论：
(1)通过对路堤填料位移云图以及剪应变云图滑移面分析，总结出桩承式路堤的变形特性，本次试验路堤填料变形演化分为三种模式：三角扩展模式(H/(s-a)＜1.0)、过渡模式(1.0≤H/(s-a)＜1.5)和塔形升高模式(H/(s-a)＞2.0且(s-a)/a=2)。
(2)对桩顶及桩间土上方荷载、应力的测试结果进行计算，分析桩土荷载分担比、桩土应力比、应力折减比的变化规律，从而评价土拱效应的产生与发展。结果表明：随着桩升降台的下移，桩荷载分担比均呈现先迅速增大至峰值后缓慢降低并趋于稳定的变化。桩荷载分担比的峰值随着相对路堤高度H/(s-a)的增大而增大，最大增至80%，桩荷载分担比最终都稳定在50%~60%；三角扩展模式和过渡模式反映了土拱效应发挥不够稳定，塔形升高模式的土拱效应发挥程度最高应力折减比变化分为四个阶段，分别为急速下降阶段、谷值阶段、应力恢复阶段和稳定(残余)阶段。应力折减比最小值随相对路堤高度H/(s-a)的增大而减小，随相对桩间净距(s-a)/a的增大而增大。
(3)挡墙土压力的变化侧面反映了路堤中土拱效应的形成与演化。土拱结构形成的架空效应使得拱脚处以及土拱发挥的区域处土压力值增大，土拱上方的土压力基本不变，土拱内部的土压力减小。随着土拱结构不断发展，墙脚处挡墙土压力继续增大，但增加幅度减小，挡墙土压力减小区域不断扩大，反映了土拱效应随桩升降台下移的减弱现象。三角扩展模式中土拱效应仅在下沉初期存在拱脚应力集中，随着下沉量的增大，拱脚土压力减小，土拱被破坏。而塔形升高模式中，土拱效应随桩间土下沉有加强的趋势，之后维持较高的水平，反映了填料中形成了较为稳定的土拱结构。
采用课题组自制的阵列式多活动门模型试验装置开展了10组桩承式挡墙路堤的三维土拱效应模型试验。通过粒子图像测速PIV技术对路堤填砂颗粒位移进行监测，采用自制的荷载计与土压力盒作为土压力测试元件。探讨挡土墙土压力及其随桩间土下沉过程的变化，以及路堤填料中的三维土拱效应分布情况，揭示出桩承式挡墙路堤的变形特性以及荷载传递规律。通过对各试验结果的分析，获得如下结论：
(1)通过对路堤填料位移云图以及剪应变云图滑移面分析，总结出桩承式路堤的变形特性，本次试验路堤填料变形演化分为三种模式：三角扩展模式(H/(s-a)＜1.0)、过渡模式(1.0≤H/(s-a)＜1.5)和塔形升高模式(H/(s-a)＞2.0且(s-a)/a=2)。
(2)对桩顶及桩间土上方荷载、应力的测试结果进行计算，分析桩土荷载分担比、桩土应力比、应力折减比的变化规律，从而评价土拱效应的产生与发展。结果表明：随着桩升降台的下移，桩荷载分担比均呈现先迅速增大至峰值后缓慢降低并趋于稳定的变化。桩荷载分担比的峰值随着相对路堤高度H/(s-a)的增大而增大，最大增至80%，桩荷载分担比最终都稳定在50%~60%；三角扩展模式和过渡模式反映了土拱效应发挥不够稳定，塔形升高模式的土拱效应发挥程度最高应力折减比变化分为四个阶段，分别为急速下降阶段、谷值阶段、应力恢复阶段和稳定(残余)阶段。应力折减比最小值随相对路堤高度H/(s-a)的增大而减小，随相对桩间净距(s-a)/a的增大而增大。
(3)挡墙土压力的变化侧面反映了路堤中土拱效应的形成与演化。土拱结构形成的架空效应使得拱脚处以及土拱发挥的区域处土压力值增大，土拱上方的土压力基本不变，土拱内部的土压力减小。随着土拱结构不断发展，墙脚处挡墙土压力继续增大，但增加幅度减小，挡墙土压力减小区域不断扩大，反映了土拱效应随桩升降台下移的减弱现象。三角扩展模式中土拱效应仅在下沉初期存在拱脚应力集中，随着下沉量的增大，拱脚土压力减小，土拱被破坏。而塔形升高模式中，土拱效应随桩间土下沉有加强的趋势，之后维持较高的水平，反映了填料中形成了较为稳定的土拱结构。