旋喷桩加固泥炭土路基有限元分析

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随着社会发展,城市的规模越来越大,城市道路里程也是突飞猛进,这就使得很多城市在建设道路时必然会触及泥炭土。泥炭土主要分布在我国东北、东南、西部高原等大多地区,具有含水量高、触变性很强的特性,因此必须对其进行加固。泥炭土加固方案有许多种,其中又以采用固化剂加固的方式最为实用。现已通过大量实验研究得知某种新型固化剂对泥炭土的加固效果比较好,但是对采用此种固化剂旋喷桩加固的路基在车辆动静荷载作用下的力学性能却不甚清楚。鉴于此,本文在以此种固化剂加固滇池泥炭土的基础上,利用ANSYS建立了该地区道路路基的三维模型,在建模过程中重点介绍了桩体参数的选取、考虑滑动情况下等厚度桩-土接触面的参数设置及荷载施加的位置与方式,建模后分别对路基在静力荷载和动力荷载作用下的位移与应力进行了计算和分析。其中静力部分主要分析了:(1)有新型固化剂旋喷桩加固与无桩加固情况下路基模型三个方向的应力与位移变化趋势及对比,(2)荷载作用在不同车道及所有车道对整个路基的影响,(3)利用弹性力学计算的理论数据与模拟数据进行了对比分析;动力部分主要分析了:(1)在不同速度下路基的位移与应力时程曲线,(2)对动力结果与静力结果的应力最大值进行了比较。针对以上研究,本文主要结论有:(1)所有情况下路基应力和位移都随着离荷载作用位置距离的增加而降低,其中采用了新型固化剂旋喷桩加固相对于无桩加固而言,其竖向应力及位移值小很多;(2)所有车道同时加载时路基的位移与应力不能单纯的由单个车道逐个叠加;荷载全部作用在旋喷桩顶上方对桩体影响最大,荷载作用在桩间土时影响最小且变化更加均匀;(3)动力时程曲线形式完全与半波正弦荷载形式相一致;(4)动力与静力分析结果差距不大,因而在道路等级较低的情况下,只需要进行静力分析。
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