《樁承式加筋路堤設計理論研究》是依託揚州大學，由費康擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：樁承式加筋路堤設計理論研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：費康
- 依託單位：揚州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
樁承式加筋路堤，或GRPS（Geosynthetic reinforced pile supported）路堤，通過在樁頂布置土工合成材料加筋墊層，達到增加體系水平抗力、大幅增加樁間距、降低工程造價的目的。這種加固形式具有明顯的技術經濟優點，在已建高速公路的拓寬、新建高速公路及高速鐵路的軟弱路基處理等方面具有廣闊的工程套用前景。但由於其荷載傳遞機理與常規的樁承式路堤和柔性樁複合地基又有較大區別，目前尚未形成完善的分析方法和設計理論。本課題擬對GRPS路堤進行室內和現場試驗研究、理論分析和數值模擬，建立反映GRPS路堤中路堤、樁、路基土和土工合成材料相互作用影響的土拱效應和土工合成材料拉力的分析方法，建立系統的GRPS路堤設計理論，明確路堤、樁和土工合成材料加筋墊層的具體設計項目和步驟，建議設計參數的常用範圍，其研究結果可望指導GRPS路堤的設計。
結題摘要
通過模型試驗和有限元分析，對樁承式路堤中的土拱效應和拉膜效應進行了研究。分析了應力折減係數大小和填土中的豎向應力分布特點，對比分析了實測值與常用方法計算值之間的差異，驗證了各方法的適用性。 對二維和三維條件下填土中的破壞機理進行了分析。二維情況下，路堤填土較低時，填土中的破壞面為通過樁邊緣的豎直面；路堤填土較高時，填土中將發展出類似經典地基承載力理論中的由彈性楔體、徑向剪下區和被動破壞區組成的區域。三維情況下，低填土中的破壞面為通過樁邊緣的豎直面；高填土的破壞模式則為為位於樁頂以上的泡狀曲面，可假設為對數螺旋曲面。 基於所提出的破壞模式，建立了土拱效應的二維和三維簡化分析方法，並與有限元和文獻收集得到的試驗數據進行了比較。結果表明，由於採用了合適的破壞面假設，所提的計算結果可靠合理。 對不同加筋形式下樁承式路堤的工作性狀進行了研究。指出使用單層或雙層土工布時，路堤的荷載傳遞機理主要是填土的土拱效應和加筋材料的拉膜效應，但拉膜效應發揮相對較晚。使用雙層格柵時，加筋材料與周圍砂土形成半剛性平台，起到跨越作用。試驗結果與常規拉膜效應設計方法的對比表明，若假設荷載只由相鄰樁間的加筋材料條帶承擔，計算的拉力將偏大，過於保守。 提出了四角點固定下加筋材料大變形模式，給出了均布荷載作用下加筋材料變形及拉力的求解方法；總結了土拱效應發揮過程的相關規律，提出用土拱效應發揮係數和歸一化位移來描述土拱效應的發揮過程，建議二者之間採用雙曲線方程模擬。結合加筋材料和土拱效應的發揮過程，可在設計中體現土拱效應及加筋材料拉力隨位移的發展，並滿足路堤填土、加筋材料和地基之間的變形協調要求。
