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刚性桩加固软土路基的土工格栅荷载传递机制

更新日期:2018-04-29 浏览次数: 文章来源:中辉橡胶

刚性桩加固软土路基的双向土工格栅荷载传递机制


       刚性桩加固软土路基的荷载传递机制,是散体土工格栅材料堆载土拱效应的作用机制,即散体材料颗粒在自重和特定约束作用下应力重分配的机制,路堤下土拱是在自身重力作用下形成的。

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与抗滑桩土拱效应在力的传递和破坏机制上有较大差异。Hewlett和Randolph基于模型试验观测,从力学的角度提出了桩承式地基路堤填土为散体材料或自由排水固结土体的土拱理论,认为在桩帽之间会形成半球形的应力极限平衡区域。

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       与孔隙水压力增量与荷载关系曲线分析相对应,只考虑荷载对土拱效应的影响,不考虑粧间土固结沉降对土拱效应的影响,消除时效性影响。对获得的粧顶与桩间土沉降实测数据进行处理,将孔隙水压力原型观测曲线中孔压增长不消散时间段的桩土相对位移看作是非固结因素引起的。取每一级加载后孔隙水压力持续上升阶段的累计粧土相对位移量作为该级荷载下的与固结无关的桩土相对位移量,并进行累加处理,得到各断面在荷载作用下桩土相对位移量曲线,曲线基本呈“台阶”状上升趋势,达到一定累计荷载,曲线斜率突然增大,之后逐渐减小,逐渐趋近于零或者下降为负值,出现拐点而后上升。以上的过程重复出现,这一现象与土拱的特征相吻合。从变形的角度进一步验证了上部土拱的存在,在一定的自重荷载下,填土中形成土拱,将荷载首先向粧体传递。

粧体被动上刺入褥垫层,土体荷载突然增加产生瞬时沉降,粧土相对位移量突增造成的。继而斜率变缓,也即是重新形成稳定的土拱结构的过程,随着新的结构的形成将部分荷载集中到了管粧上,造成管粧下刺入和下卧层沉降,故粧土相对位移停止增长甚至减小,当荷载逐渐增加到重新形成的结构不能承担的时候,又会重复以上的过程。


      可推知在路面荷载和交通荷载作用下,尤其是当荷载超过20kPa时,原荷载情况下形成的土拱结构很可能出现破坏,造成的粧土相对位移突增,从而对路面造成不良影响。而超载预压可以破坏等载情况下的结构而形成新的结构,卸载后新的结构具有承担更多荷载而不致导致结构“塌陷”的潜力。所以超载能够使得路面荷载和车辆荷载作用下引起的桩土相对位移提前发生,从而有利于减小对路面平整度的影响,但前提是卸载扰动不对超载形成的新土拱结构造成破坏。


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