剛性樁復(fù)合路基設(shè)計(jì)計(jì)算分析

孫鵬

摘 要：目前，剛性樁復(fù)合路基的應(yīng)用比較廣泛。本文結(jié)合實(shí)際分析了剛性樁復(fù)合路基設(shè)計(jì)計(jì)算，該設(shè)計(jì)計(jì)算有利于剛性樁復(fù)合路基定量化設(shè)計(jì)和計(jì)算沉降等。

關(guān)鍵詞：剛性樁；復(fù)合路基；應(yīng)用設(shè)計(jì)；計(jì)算分析

1 剛性樁復(fù)合路基概述

剛性樁復(fù)合路基就是我們經(jīng)常說的采用剛性樁增強(qiáng)天然路基的部分土體，通過設(shè)置基礎(chǔ)和樁間的褥墊層進(jìn)一步使增強(qiáng)體和路基土共同承擔(dān)荷載的一種人造路基。

目前，在諸多的道路路基建設(shè)中已廣泛應(yīng)用，剛性樁復(fù)合路基的應(yīng)用原理主要是通過樁體的作用，將荷載傳遞給地基中較深的土層使加固區(qū)附加應(yīng)力減小，同時(shí)使非加固區(qū)附加應(yīng)力增大。

一般來說，剛性樁復(fù)合路基具有高承載力、變形小，可以止淤止水，減少斷樁，減少沉降，降低工程造價(jià)，同時(shí)具備置換效應(yīng)、擠密效應(yīng)和約束效應(yīng)。

2 剛性樁復(fù)合路基的設(shè)計(jì)計(jì)算

2.1 模型分析設(shè)計(jì)

我們以路基面積足夠大并且土層水平均質(zhì)，剛性樁復(fù)合路基的空間就可以簡(jiǎn)化為平面上來分析。根據(jù)路基荷載面積較大、布樁均勻的特點(diǎn)（圖1所示），并以梅花形狀布樁為例，利用介質(zhì)力學(xué)對(duì)稱面剪應(yīng)力為零的原理，簡(jiǎn)化剛性樁復(fù)合路基計(jì)算模型。

如果以單樁為中心，過樁連線中點(diǎn)作為垂線將會(huì)得到正六邊形。同時(shí)我們也可以得到，每一條垂線都是簡(jiǎn)化以后剛性樁復(fù)合路基空間的對(duì)稱面。這些對(duì)稱面把復(fù)合路基分為獨(dú)立性的柱體，這樣的簡(jiǎn)化可以使路基邊緣沉降的計(jì)算數(shù)值偏大。實(shí)際中柱體表面剪應(yīng)力應(yīng)為零，柱側(cè)摩阻只在柱體內(nèi)部互相傳遞。我們?cè)O(shè)深度z土體和樁體的豎向附加力ó（z）和óp（z）的關(guān)系如下：

2.2 邊界約束與反力系數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算

在實(shí)際中墊層和持力層對(duì)樁土單元存在一定的彈性約束，樁帽和樁端入量與這個(gè)位置樁土壓力差成一定的比例。我們?cè)O(shè)墊層反力系數(shù)為α0，αL為持力層反力系數(shù)，那么比例計(jì)算公式為：

通過樁帽與形狀、等面積原位載板的實(shí)驗(yàn)我們可以測(cè)到墊層基床的系數(shù)。在實(shí)際的運(yùn)算中得到恰如其分的結(jié)果就是基床系數(shù)等于荷載和沉降曲線的斜率。一般來說，載板實(shí)驗(yàn)應(yīng)是在路堤上面進(jìn)行，載板下鋪設(shè)相同的墊層，它的基準(zhǔn)設(shè)在樁連線中點(diǎn)位置。根據(jù)這樣的環(huán)境設(shè)定，我們可以給出不同載板直徑、荷載水平下的反力系數(shù)實(shí)測(cè)值，具體如表1所示。

其中，持力層基床系數(shù)也可以從單樁靜載試驗(yàn)得到，當(dāng)荷載接近極限狀態(tài)時(shí)，kL等于荷載和沉降曲線的曲線斜率。實(shí)際中，我們假設(shè)單樁靜載數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果中樁徑為400mm，剛性樁常見持力層基床系數(shù)的參考值為：硬塑砂黏土為30000，殘積砂黏土是21000，中密砂卵石是25000。

3 總結(jié)

經(jīng)過上文的闡述，結(jié)合剛性樁荷載傳遞規(guī)律，設(shè)計(jì)出剛性樁復(fù)合路基的模型，計(jì)算出邊界約束與反力系數(shù)，僅以此為例供同類工程參考應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：蘇交科集團(tuán)股份有限公司）