论文部分内容阅读
目前,我国高速铁路正处于飞跃式发展时期。高速铁路的建设不同于传统的铁路建设,对铁路的设计、施工和路基工后沉降以及地基承载力等方面提出了更高的要求。对于软弱土地区修建的高速铁路,由于软弱土特殊的工程性质,必须通过合理的地基处理方法消除软弱土的不良特性才能满足高速铁路承载力及工后沉降要求。预应力高强混凝土管桩(简称PHC)是近代高性能混凝土(HPC)和预应力技术的基础上发展起来的混凝土预制构件,它具有单桩承载力高、抗弯性能好、应用范围广、沉桩质量可靠等诸多优势,广泛运用于地基处理中。经过PHC桩处理后的复合地基承载性状得到明显的改善,同时也有效的控制了地基的沉降变形。虽然PHC桩加固处理地基技术已经在实际工程中得到广泛的应用,但其理论研究还是远远的滞后于工程实践。本文主要依托商合杭高铁芦庙车站地基处理工程,对PHC桩加固处理软弱土地基承载及沉降特性进行研究,主要开展的工作如下:(1)通过对相关文献的阅读,在复合地基理论基础之上对PHC桩复合地基的承载力及沉降特性进行探讨,并对PHC桩复合地基的沉降计算方法进行概括总结。(2)对试验段地基土进行大量的室内土工试验,得到地基土的物理力学指标。分析研究了试验段地基土的物理力学性能及各指标的空间分布规律,揭示了地基土的基本工程特性为工程的设计及相关数值计算提供依据。(3)以PHC桩现场试验为基础,通过静载试验得到单桩复合地基荷载沉降关系曲线,确定了单桩复合地基承载力特征值。通过静力触探试验得到了地基土层的比贯入阻力及承载力特征值,估算了PHC桩单桩极限承载力特征值。通过标贯试验得到桩间土、天然地基标准贯入锤击数,以相关经验公式为参考对PHC桩复合地基承载力特征值进行估算。通过地基土加固试验得到了两桩间土挤密系数、干密度等指标以及地基加固处理前后地基土的物理力学指标变化规律。(4)利用有限元计算软件MIDAS/GTS建立PHC单桩和群桩复合地基模型,进行PHC桩加固处理软弱土地基数值分析。模拟竖向荷载作用复合地基的沉降变形及荷载传递规律,得到桩体沉降变形规律以及桩身轴力及侧摩阻力的分布,分析得到PHC桩沉降变形特性以及荷载传递机理。最后,采用单一变量法,考虑不同外加荷载、桩长、垫层厚度、垫层模量对PHC桩复合地基的承载及沉降特性的影响,提出合理的设计建议。