【摘 要】
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碎石桩具有良好的抗地震液化、排水固结、挤密等加固改良作用,因而在软土地基处治中广泛应用。但碎石是散体材料其自身无胶结强度,需在外界侧限力的约束下方能成桩,而在处治软土地基时,桩周土往往提供的侧限力十分有限,导致桩体在承载变形的过程中产生过大的鼓胀变形,从而使得碎石桩不能充分发挥其提高地基承载力及减小沉降变形的作用。近年来在传统碎石桩外侧包裹土工套筒而形成新型的包裹碎石桩有效提高了地基承载力和减小沉
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(51508181); 湖南创新型省份建设专项经费资助(2019GK1011);
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碎石桩具有良好的抗地震液化、排水固结、挤密等加固改良作用,因而在软土地基处治中广泛应用。但碎石是散体材料其自身无胶结强度,需在外界侧限力的约束下方能成桩,而在处治软土地基时,桩周土往往提供的侧限力十分有限,导致桩体在承载变形的过程中产生过大的鼓胀变形,从而使得碎石桩不能充分发挥其提高地基承载力及减小沉降变形的作用。近年来在传统碎石桩外侧包裹土工套筒而形成新型的包裹碎石桩有效提高了地基承载力和减小沉降变形,这种新型地基处理技术在工程实践中常被称为“筋箍碎石桩”。目前,针对筋箍碎石桩复合地基的研究尚处于初级阶段,尚未完整揭示其承载变形机理。因此,本文针对筋箍碎石桩复合地基沉降计算方法展开了研究。首先,采用通过数值方法增加拉伸破坏模式的土工格栅单元模拟土工织物,建立筋箍碎石桩的数值模型。在通过文献实验数据验证数值模型合理性的基础上,模拟了筋箍碎石桩在不同碎石相对密实度、不同土工织物模量及抗拉强度以及不同围压下的压缩试验。分析了土工织物包裹碎石桩受力变形过程中桩体与筋材相互作用,总结了由此产生的承载机理及破坏模式,并基于筋箍碎石桩单轴压缩过程中的变形特点推导出桩体强度和模量计算公式。然后,建立筋箍碎石桩单桩加固范围内的复合地基单元体数值模型,对不同条件下刚性基础下复合地基桩土应力比随埋深的变化规律展开了研究,归纳总结出桩土应力比新的计算模型。考虑桩体、筋材及桩周土三者之间的应变协调关系,运用弹塑性理论推导出刚性基础下筋箍碎石桩复合地基桩土应力比计算公式,并在此基础上推导出筋箍碎石桩复合地基沉降计算公式。将运用本文沉降计算公式所得的解析解与数值结果进行对比,验证了本文计算公式的正确性,并通过参数分析,研究了筋材刚度、荷载水平、面积置换率、桩土模量比等因素对复合地基桩土应力比及沉降变形特性的影响。最后,将运用本文方法得到的筋箍碎石桩复合地基承载变形曲线与工程实例中的现场静载实验数据进行对比分析,验证了本文关于筋箍碎石桩复合地基沉降计算方法的合理性,有望对工程实践提供一定的参考。
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