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桩板墙因诸多优点被日益广泛地应用于公路路基支挡工程中,但其支挡高度(即桩的悬臂长度)过大时,结构的承载能力、可靠度和经济性都将劣化。虽然桩板墙的设计计算理论和方法取得了一些进展,但其研究仍远远落后于工程实践,也不能满足日益增长的工程建设需求。尤其对桩板墙合理支挡高度的定量分析研究甚少,对是否需要采用锚拉措施的桩板墙支挡高度取值范围缺乏判定依据和判定方法,给实际工程设计的参照使用带来不便。 本文将针对公路填方路基中悬臂式桩板墙和预应力锚索桩板墙这两种形式的桩板墙进行深入研究,通过有限元分析软件,对支挡高度变化时各桩板墙进行数值模拟,分析其受力变形情况,利用对桩板墙的支护抗力、桩顶位移、工程造价与支挡高度关系的定量分析,得到两种形式桩板墙的支挡高度综合特性曲线和经济效能曲线,据此提出了公路路堤桩板墙支挡高度的合理区间值。 本论文的主要研究工作及创新性成果如下: (1)基于桩-土相互作用理论,对比分析了各土压力经典理论,提出了适用于公路填方路基中桩板墙的土压力分布模式及计算方法; (2)提出了桩板墙支挡高度量化指标的概念,采用支护抗力、桩顶位移、工程造价等直观指标,用以表征桩板墙的承载能力、结构可靠度和经济性;提出经济效能概念,用以将各量化指标综合考虑,确定桩板墙的合理支挡高度,从而建立了一套较为完整的桩板墙合理支挡高度评价体系; (3)通过ABAQUS有限元软件,实现了对各支挡高度悬臂式、预应力锚索桩板墙的模拟,分析得到了桩、土各自的应力、应变,以及接触区域位移和应力的分布数据;在软件中实现了对强度折减法的模拟,从而以各支挡高度桩板墙具有相同稳定性这一前提为依据,合理地确定了各支挡高度桩板墙的设计参数; (4)通过对支挡高度量化指标的计算与分析,利用桩板墙的支挡高度综合特性曲线以及经济效能曲线对两种桩板墙的合理支挡高度进行判定,定量得出了公路路堤悬臂式桩板墙和预应力锚索桩板墙合理支挡高度的区间值。