路堤荷载下CFG桩复合地基的沉降研究及设计方法探讨

论文摘要

我国高速铁路建设事业正在迅速发展,CFG桩复合地基以其具有承载力提高幅度大、地基沉降小、适用范围广、施工速度快、质量容易控制、工程造价低等优点而被广泛地应用于高速铁路路基工程中。刚性基础下CFG桩复合地基目前已形成了相对完整的理论体系和设计方法,并且有效地指导着工程实践。柔性基础(路堤)下CFG桩复合地基的理论分析和设计方法尚不成熟。本文采用数值分析和理论研究的方法,对柔性基础下CFG桩复合地基进行了一定的研究分析,希望能对今后的理论分析和工程实践提供参考和帮助。本文所做的工作主要有以下几个方面:1.阐述了复合地基的概念、分类,CFG桩复合地基的发展历史及其在路堤荷载作用下的研究现状。研究了CFG桩复合地基的作用机理、破坏模式等。2.对比分析了刚性基础下和柔性基础下CFG桩复合地基的沉降特性和承载特性。对柔性基础下CFG桩复合地基的沉降规律、桩侧摩阻力分布、桩身轴应力分布、桩土应力比发展规律进行了分析研究。3.得出了不同刚度基础下CFG桩的桩侧摩阻力分布简图。在此基础上,推导了一种CFG桩复合地基的沉降计算公式,结合工程实例,证明其具有一定的适用性。4.以路堤荷载下CFG桩复合地基为研究对象,对影响其沉降的因素进行了探讨,如土工格栅、褥垫层厚度及模量、桩长、桩体模量、桩径、桩间距等因素。在此基础上,通过正交试验分析得出影响其沉降的主次因素顺序。5.总结复合地基的设计思路,针对路堤荷载下的CFG桩复合地基的设计方法进行了总结分析,并结合工程实例加以应用,以期能对同类工程实践有所借鉴。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景、目的和意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究目的与意义
• 1.2 复合地基的概念和分类
• 1.3 复合地基在路基工程中的应用研究
• 1.4 CFG桩复合地基的发展概况
• 1.5 路堤荷载下CFG桩复合地基的研究现状
• 1.6 本文主要工作
• 第二章 CFG桩复合地基概述
• 2.1 CFG桩复合地基的适用性
• 2.2 CFG桩复合地基的作用机理
• 2.3 CFG桩复合地基的破坏模式
• 2.4 CFG桩复合地基的承载特性
• 2.4.1 CFG桩复合地基的承载力计算
• 2.5 CFG桩复合地基的沉降变形机理
• 2.5.1 CFG桩复合地基的沉降计算
• 2.6 本章小结
• 第三章 不同刚度基础下CFG桩复合地基的有限元分析
• 3.1 有限元法及ANSYS简介
• 3.1.1 有限元法简介
• 3.1.2 ANSYS简介
• 3.1.3 ANSYS在桩土模型中的应用
• 3.2 不同基础刚度的概念
• 3.3 计算模型的建立
• 3.3.1 模型的合理性
• 3.3.2 计算模型及参数的选取
• 3.3.4 接触的设置
• 3.3.5 计算过程
• 3.4 不同刚度基础下CFG桩复合地基有限元分析
• 3.4.1 不同刚度基础下的沉降分析
• 3.4.2 不同刚度基础下桩侧摩阻力的分析
• 3.4.3 不同刚度基础下桩身轴力的分析
• 3.4.4 不同刚度基础下桩土应力比的分析
• 3.5 CFG桩复合地基沉降计算公式推导
• 3.5.1 计算假定
• 3.5.2 公式推导
• 3.5.3 工程实例沉降计算
• 3.6 本章小结
• 第四章 路堤荷载下CFG桩复合地基的沉降影响因素分析
• 4.1 工程概况
• 4.2 路堤荷载下CFG桩复合地基有限元模型的建立
• 4.3 土工格栅的影响
• 4.4 褥垫层的影响
• 4.4.1 褥垫层厚度的影响
• 4.4.2 褥垫层模量的影响
• 4.5 置换率的影响
• 4.5.1 桩径的影响
• 4.5.2 桩间距的影响
• 4.6 桩长的影响
• 4.7 桩体模量的影响
• 4.8 沉降影响因素正交分析
• 4.9 本章小结
• 第五章 路堤荷载下CFG桩复合地基的设计方法探讨
• 5.1 引言
• 5.2 路堤荷载下复合地基的设计思想
• 5.2.1 工后沉降的定义
• 5.2.2 按工后沉降控制的设计方法
• 5.3 路堤荷载下CFG桩复合地基的设计
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文研究工作的总结
• 6.2 对今后工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文和科研工作情况