1. 研究目的与意义
目的:主要对桩承路堤中土拱效应作用的荷载分配机制进行系统研究,尤其考虑不同的路堤填料、垫层、桩间距等影响下基底的应力分布变化规律。
意义:对于地基加固中桩基设计有帮助,拱效应对桩承式路堤的荷载传递和沉降变形性状有重要影响。工程设计时,关心的是土拱效应的发挥程度。土拱效应不足,桩间土承担的荷载过大,路堤项面容易出现过大的差异沉降,影响使用,反之则达不到桩承式路堤应有的经济效果。因此,对土拱效应的发展变化机理进行深入研究,揭示桩承式路堤的承载变形规律并总结出一套设计计算方法具有重要的理论和工程实践意义。
2. 国内外研究现状分析
早在1884年,英国科学家Roberts首次发现了粮仓效应:粮仓地面所承受的力在粮食堆积高到一定程度后达到最大值并保持不变。1943年,Terzaghi通过著名的Trapdoor试验验证了土拱效应,揭示了土拱效应的本质是颗粒相对位移引起的相互剪切作用。在中国1995年,吴子树研究土体成拱机理,以土洞为研究对象,分析土拱拱厚及拱跨度。贾海丽和王成华在《关于土拱效应的几个问题》一文中介绍到土拱效应是由于介质的不均匀位移引起的。曹卫平首先通过模型试验研究了平面土拱效应,观测了路堤填筑过程及地基土固结过程中桩顶、桩间土土压力及路堤沉降的变化。谭慧明和林云龙利用有限元对路堤荷载下桩承加筋路堤中的单桩以及加固范围内的土体进行了数值模拟。朱小军和龚维明等通过可视化模型箱对不同桩间距及垫层厚度的刚性桩复合地基进行室内模型试验。
3. 研究的基本内容与计划
基于有限单元法,对土拱效应进行模拟。运用Plaxis软件对填料性质,垫层的材料和厚度,桩的分布,从而得出不同条件下土层的变化情况,对变化情况进行深入的分析得到一个个数值,运用数值在表格软件中画出对应曲线图,通过对曲线图的深入分析,得到关于土拱效应发生发展机制的一系列结论。
2015.1.5~2015.3.20:搜集资料,了解毕业论文内容与各项步骤,查看相关论文期刊,了解目前国内外同类研究概况撰写开题报告和文献综述。2015.3.21~2015.5.1:1)参照书本及资料,进行桩侧桩端土不同和胶结砂土单桩承载力模型试验;2)处理数据,及时发现并解决试验中存在的问题。2015.5.2~2015.5.30:进行试验结果以及论文的检查,查漏补缺,提交毕业论文初稿。4. 研究创新点
对桩承路堤土拱效应荷载分配、桩承路堤的材料、加筋路堤材料与高度进行研究,并使用有限单元法,对土拱效应进行模拟。运用Plaxis软件对填料性质,垫层的材料和厚度,桩的分布,运用数值在表格软件中画出对应曲线图,通过对曲线图的深入分析,得到关于土拱效应发生发展机制的一系列结论。
