《樁承式加筋路堤土拱形態與土拱效應演變規律》是依託同濟大學，由徐超擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：樁承式加筋路堤土拱形態與土拱效應演變規律
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：徐超
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
因性能可靠和節省投資，樁承式加筋路堤在鬆軟土地區公路和鐵路路基工程中得到了越來越多的套用。其內在機理是基於樁土差異沉降形成路堤土拱效應，土拱效應與加筋拉膜效應相結合，使樁承擔大部分路堤荷載，從而控制路基總沉降和不均勻沉降。但目前對土拱形態和成拱條件認識不一致，荷載傳遞機制實證不足，缺乏重複荷載下樁-筋材-土共同作用對土拱效應演變規律影響的定量研究。本項目將採用縮尺模型試驗、離心模型試驗和數值模擬方法，試驗驗證土拱形態，研究全拱條件，把樁承式加筋路堤的土拱效應和荷載傳遞視為多因素作用下的動態過程，分析填土性質、地基條件、加筋作用、樁頂沉降等對土拱效應和路基沉降的影響。通過本項目的研究，將揭示樁承式加筋路堤土拱效應的演變規律，建立包括土拱形態、全拱條件在內的土拱模型和荷載傳遞模型，提出以沉降控制為原則的樁體荷載分擔比和路基沉降分析方法。研究成果將為樁承式加筋路堤的工程套用奠定科學理論基礎。
結題摘要
在鬆軟土地區公路和鐵路路基工程中，為滿足河流、物流等的橫向穿越，需設定眾多橋（隧）結構物。由於結構物多採用樁基礎，橋隧與臨接路基之間往往會產生較大的差異沉降（錯台），使行車出現顛簸（俗稱橋頭跳車）現象。這不僅會增加後期維護費用，而且容易造成交通事故。樁承式加筋路堤是解決橋頭跳車問題的先進技術之一，在道路和鐵路工程中得到了越來越多的套用。本項目針對該技術在設計和套用中存在的一系列科學問題展開研究，這些問題涉及填土的土拱形態及成拱條件、水平加筋材料的張力膜效應以及綜合考慮填土性質、樁基端承條件和重複荷載等主要影響因素，核心問題是土拱效應、張力膜效應和樁體荷載分擔比的變化規律。 通過本項目歷經四年的研究，項目組取得的主要研究成果包括： （1）研究結果表明，在二維平面內樁承式加筋路堤中的豎向應力土拱近似呈三角形形態，並據此提出了同軸三角形土拱模型。該模型能夠描述土拱形成、土拱簡化形態以及樁土荷載分擔的變化，推導出了樁土荷載分擔的具體計算公式。 （2）研製了樁承式加筋路堤中加筋材料張力膜效應模擬試驗系統，進行了在不同條件下物理模擬試驗。發現加筋材料張力膜具有明顯的三維變形特徵，在正方形布樁情形下，張力膜的空間變形形態可採用空間拋物面與拋物柱面的組合來模擬。筋材拉力最大值出現在樁帽角點，其次為樁帽邊緣，其餘區域拉應力較小且呈平台分布。 （3）土拱高度大於1.0倍，但小於1.5倍的樁帽淨間距。進一步證明在一般情形下，路堤高度大於1.5倍的樁帽靜間距可滿足應力全拱條件。 （4）樁承式加筋路堤的土拱效應、張力膜效應和樁體荷載分擔比均受一系列因素影響：(a)路堤填土的粘聚力，與假定粘聚力為 0 kPa的填土相比，填土的黏聚力會增強土拱效應，使樁體荷載分擔比增大；(b)樁體端承條件，當採用懸浮樁時，隨著上覆荷載的增加，樁體向下刺入，同時樁承擔的荷載減小，土拱效應減弱；(c)重複荷載，在重複荷載下，土拱效應減弱，使一部分原本由樁承擔的荷載轉而由樁間土承擔。關於樁承式加筋路堤的變形規律、整體破壞機制、樁體剛度的影響等，離心模型試驗已完成，進一步的分析正在進行之中，相信能夠得到預期的科研成果。 上述已經取得的和即將完成的研究成果，將為樁承式加筋路堤的設計和套用奠定重要的理論基礎，對該項技術進一步推廣套用和比較徹底地解決橋頭跳車問題，具有重要的實用價值。
