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软土地区桩柱式路基力学行为的数值模拟

蒋鑫 凌建明

蒋鑫, 凌建明. 软土地区桩柱式路基力学行为的数值模拟[J]. 交通运输工程学报, 2007, 7(6): 70-75.
引用本文: 蒋鑫, 凌建明. 软土地区桩柱式路基力学行为的数值模拟[J]. 交通运输工程学报, 2007, 7(6): 70-75.
JIANG Xin, LING Jian-ming. Numerical simulation of mechanical behavior for pile-column supported subgrade over soft ground[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2007, 7(6): 70-75.
Citation: JIANG Xin, LING Jian-ming. Numerical simulation of mechanical behavior for pile-column supported subgrade over soft ground[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2007, 7(6): 70-75.

软土地区桩柱式路基力学行为的数值模拟

基金项目: 

中国博士后科学基金项目 20060390654

详细信息
    作者简介:

    蒋鑫(1976-), 男, 湖南永州人, 同济大学博士后, 从事路基路面工程研究

    凌建明(1966-), 男, 浙江湖州人, 同济大学教授, 工学博士

  • 中图分类号: U416.1

Numerical simulation of mechanical behavior for pile-column supported subgrade over soft ground

More Information
  • 摘要: 以快速拉格朗日有限差分法程序FLAC为平台, 建立软土地区桩柱式路基的数值分析模型, 研究了桩柱式路基的力学行为。分别用桩单元、绳索单元模拟桩柱、筋材, 分析了路基的沉降、侧移、孔压与稳定特性, 及桩柱、筋材的内力分布, 比较了桩柱式路基与传统土石方路基的特点, 对桩柱、筋材、路堤与地基的设计参数对路基沉降和地基侧移的影响进行敏感性分析。分析结果表明, 桩柱式路基表面的最大沉降、差异沉降仅为传统土石方路基的1.48%、1.40%, 地基侧移仅为传统土石方路基的0.88%, 因此, 桩柱式路基力学行为优良。

     

  • 图  1  数值分析模型

    Figure  1.  Numerical analysis model

    图  2  位移矢量场比较

    Figure  2.  Comparison of displacement vector fields

    图  3  路基表面沉降

    Figure  3.  subgrade surface settlements

    图  4  基侧向位移

    Figure  4.  Foundation 1ateral displacements

    图  5  孔隙水压

    Figure  5.  Pore water pressure

    图  6  滑动面性态

    Figure  6.  Slip surface behaviors

    图  7  内力分布

    Figure  7.  Internal force distributions

    图  8  EfEchchf对路基表面沉降的影响

    Figure  8.  Influence of Ef, Ec, hc and hf on subgrade surface settlement

    图  9  EfEchchf对地基侧向位移的影响

    Figure  9.  Influence of Ef, Ec, hc and hf on foundation lateral displacement

    图  10  桩柱与筋材设计参数对路基表面沉降的影响

    Figure  10.  Influence of design parameters for pile, column and reinforcement geogrid on subgrade surface settlement

    图  11  桩柱与筋材设计参数对地基侧向位移的影响

    Figure  11.  Influence of pile, column and reinforcement geogrid design parameters on foundation lateral displacement

    表  1  土体计算参数

    Table  1.   Calculation parameters of soils

    土层类型 孔隙率n/% 干密度ρ/(kg·m-3) 排水杨氏模量E/MPa 排水泊松比μ 排水粘聚力c/kPa 排水摩擦角φ/(°) 膨胀角ψ/(°) 渗透系数K/(m·d-1)
    水平向Kx 竖直向Ky
    填土 30 1 600 60 0.30 24 30 0 1.200 0 0.400 0
    软粘土 80 582 5 0.45 5 0 0 0.000 3 0.000 1
    淤泥质砂 30 1 620 15 0.30 0 32 0 2.400 0 0.800 0
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    表  2  桩单元属性

    Table  2.   Properties of pile elements

    节段 弹性模量/GPa 半径/m 纵向间距/m 单位桩长切向/法向耦合弹簧刚度/(GN·m-1) 切向/法向耦合弹簧粘结强度/(MN·m-1) 切向/法向耦合弹簧摩擦角/(°)
    中部 10 0.15 2.5 0/0 0.0/0.0 0/0
    顶部与底部 10 0.15 2.5 1/0 2.5/0.0 0/0
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2007-05-12
  • 刊出日期:  2007-12-25

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