桩承加筋路堤课题成果汇报-2018.ppt

软基桩承加筋路堤结构优化和设计优化研究珠海交通集团有限公司中山大学广东舍卫工程技术咨询有限公司 A课题背景与主要研究工作 A1课题背景与主要研究工作1桩承加筋路堤的特点：可有效控制路基的沉降可承载高路堤荷载可处理深厚软基地质条件适应性强工期较短施工质量容易检测和控制 A2课题背景与主要研究工作2珠海等沿海地区分布有深厚软土桩承加筋路堤是解决深厚软基路堤问题的有效方法桩承加筋路堤的造价比较高 A3课题背景与主要研究工作3桩承加筋路堤的主要问题：受力状态很复杂，相关理论问题较多。监测手段不能较好反映其实际状态。设计方法：经验检验法，难以得到优化设计。 A4课题背景与主要研究工作4主要研究工作：桩承加筋路堤现场试验研究桩承加筋路堤优化设计方法研究编制桩承加筋路堤技术指引 B桩承加筋路堤现场试验研究 B1现场试验的目的现场试验主要目的：了解桩与桩间土的沉降变形特性了解桩与桩间土的荷载分配状态了解加筋张拉力及垫层的影响 B2试验段设计概况（1）地点：高栏港高速二标段软土层厚约16m，层底埋深约20m预制管桩直径0.3m，间距3.2m，梅花型布置，平均桩长26m。正方形桩帽，边长1.0~1.6m。加筋：钢塑土工格栅，土工格室垫层：碎石、石粉、山皮土 B3试验段设计要点（2） B4现场监测断面 B5监测设备研发（1）测力桩帽土压力盒难以得到正确的单桩荷载，需要新的手段：测力桩帽 B6监测设备研发（2）电测沉降杯桩土差异沉降很小，需要高精度的测试手段 B7现场监测结果1：桩承荷载及土压力变化曲线 B10现场监测结果3：桩、桩间土与加筋变形比较 B11现场监测结果4：桩承载分担率 B12现场监测结果5：桩土差异沉降与桩间净间距 B13理论验证：完全土拱验证1根据土拱理论：完全土拱高以上增加的荷载，全部由桩承担，垫层土压力维持不变 B14理论验证：完全土拱验证2完全土拱高度=2.4m。当填土高度由2.3至3.9m，垫层土压力由31kPa增加至68kPa B15理论验证：完全土拱验证3没有形成完全土拱。推论：因加筋垫层的作用，桩承加筋路堤不会形成完全土拱 B16理论验证：加筋体张拉力验证1据最新《复合地基规范》，加筋体张拉力为 B17理论验证：加筋体张拉力验证2理论计算的张拉力与加筋体下垂量关系曲线：问题：加筋体张拉力与加筋体的应变成反比？ B18理论验证：加筋体张拉力验证3实测的加筋体下垂量（桩土差异沉降）为0.035m，根据上式计算得到加筋体张拉力=810kN/m问题：加筋体张拉力可以大于其极限张拉力？ B19理论验证：加筋体张拉力验证4根据实测加筋体应变，计算得到加筋体张拉力=35kN/m<810kN/m验证结论：加筋体张拉力理论严重背离实际 C桩承加筋路堤优化设计研究 C1桩承加筋路堤优化设计：设计基本要求桩与桩间土之间的工后差异沉降不能延伸至路基面；单桩承载力大于桩承荷载加筋材料的抗拉强度大于加筋拉力；桩帽结构满足抗剪、抗弯和抗冲切的相关技术要求；路堤的稳定问题：边坡部分不能出现滑移破坏和溜塌破坏加筋体以上的填土材料不会渗漏流失 C2桩承加筋路堤优化设计：主要问题现有理论是基于完全土拱建立的，而实际的桩承加筋路堤不是完全土拱现有的加筋张拉力理论存在严重问题现有的设计方法是经验检验法，难以得到既满足技术要求，造价又较低的优化设计方案 C3加筋体张拉力推算1加筋体不是缆索或薄膜受力体，而是与上面填料形成复合加筋体，共同承担荷载和抵抗下垂变形。 C4加筋体张拉力推算2复合加筋体模型 C5加筋体张拉力推算3复合加筋体最大下垂变形（桩土差异沉降）：加筋体张拉力： C6加筋体张拉力4：理论与实测结果比较试验段编号234路基高（m）3.93.93.0桩间净间距(m)2.01.81.6差异沉降（mm）353117差异沉降*（mm）292624格栅应变（%）0.880.400.49张拉力（kN/mm）35.116.119.6张拉力（kN/m）801591690张拉力*/kN/m37.534.531.3注：红色为复合加筋体理论计算结果，蓝色为实测值或据实测值推算结果 C7单桩承载力的确定1单桩承载力特征值Ra对于房建结构，K=2.0对于桩承加筋路堤，K=？ C8单桩承载力的确定2房建结构：施工期间，基础发生较大变形，会对结构带来不利影响、甚至损坏桩承加筋路堤：施工期间的变形，对道路的正常使用没有明显影响。 C9单桩承载力的确定3浙江1.1~1.3广东1.5~2.0 优化设计 C10桩间距与桩帽优化设计1根据完全土拱理论，计算容许的最大桩间净间距： C11桩间距与桩帽优化设计2根据最优单价计算桩间距单位面积所需桩和桩帽的综合单价F为按F(s)’=0可得到造价最优的桩间距： C12桩间距与桩帽优化设计3按单桩承载力计算桩间距 C13桩间距与桩帽优化设计4桩间距的确定步骤按单桩承载力计算桩间距S1按造价优化计算桩间距S2当S1大于S2时，按S≈S2选择桩间距当S1小于S2时，按S≤S1选择桩间距 C14桩间距与桩帽优化设计5桩帽尺寸的确定根据选定的桩间距和容许的最大桩间净间距bm，按下式选择桩帽边长a C15桩承加筋路堤优化设计软件桩承加筋路堤优化设计软件专利申请已进入实质审查阶段… D主要成果 C课题的主要成果1下列设备已获国家专利授权：测力桩帽：实测单桩承担荷载电测沉降杯系统：精确测量桩、桩间土沉降 C课题的主要成果2通过现场试验研究得到：单桩荷载、土压力与桩土差异沉降之间的变化规律验证了土拱效应验证了桩承加筋路堤难以形成完全土拱发现加筋体张拉力计算理论存在严重问题 C课题的主要成果3提出复合加筋体概念建立新的加筋体张拉力理论 C课题的主要成果4建立了桩承加筋路堤优化设计方法编制了优化设计方法软件 谢谢！