交通荷载下桩承式加筋路堤承载机理及变形规律研究

本项目针对桩承式加筋路堤的理论和设计滞后于工程实际的现状，以交通荷载下桩承式加筋路堤为对象，深入研究其承载机理和变形规律。通过单元体和实体模型试验，研究静载和循环荷载作用下路堤填料中应力场、变形场变化规律和土拱效应问题，分析加筋垫层的工作性状，提出多拱理论解答，得出路堤桩和桩帽下土体的承载特性，获取桩间土附加应力分布规律以及地基沉降的组成特点；通过三维数值计算和理论分析，在模拟静载和循环荷载工况的基础上，基于随机过程理论，将加载情况推广到交通荷载下，深入探讨荷载类型、路堤填料性质、加筋垫层、桩帽、桩体和地基土等多因素的影响规律，完善桩承式加筋路堤理论，全面揭示桩承式加筋路堤的承载机理和变形规律；最终建立合理的桩土荷载分配规律、加筋垫层的设计、路堤桩承载力和路堤沉降计算方法，总结得出优化设计方法，并通过现场试验进行验证和修正。本项目的研究既具有重要的理论意义和学术价值，又具有广阔的应用前景。

通过室内试验和理论分析提出了一个适用于结构性软粘土的弹粘塑性模型Anicreeps，模型以Perzyna超应力理论和S-CLAY1弹塑性模型为基础，能考虑交通荷载作用下软粘土的各向异性、结构破坏及流变等特性。通过桩承式路堤模型试验和数值模拟，提出了改进的多拱理论模型，将路堤中的土拱视为无穷多个连续拱组成，获得桩承式路堤中土体竖向应力的解析解，得到了沿深度分布的应力分布规律。利用考虑变形的被动土压力系数计算方法，对Hewlett土拱计算理论进行了改进，得到了考虑变形作用的土拱计算方法。讨论了改进前后的桩体荷载分担比随路堤填土内摩擦角、路堤高度和桩间距等参数的变化规律，并对模型试验和工程实例进行了模拟分析；结果显示：随主要参数的变化，改进的荷载分担比总是小于改进之前的荷载分担比，符合路堤的实际工作状态，较好地反映了路堤中土拱效应随变形的变化规律。深入探讨荷载类型、路堤填料性质、加筋垫层、桩帽、桩体和地基土等多因素的影响规律，完善桩承式加筋路堤理论，全面揭示桩承式加筋路堤的承载机理和变形规律；最终建立合理的桩土荷载分配规律、加筋垫层的设计、路堤桩承载力和路堤沉降计算方法，总结得出优化设计方法，并通过现场试验和数值计算结果进行了验证和修正。.按照申请书的承诺，完成各项指标，已发表标注基金资助论文13篇，其中SCI收录2篇，EI收录9篇，一级期刊2篇，授权国家发明专利2项，授权实用新型专利1项，出版学术专著1部，已经全面完成申请书承诺“预计在国内外一流学术期刊上及重要国际会议发表论文7 篇以上，其中SCI/EI/ISTP 收录5 篇以上，出版专著1部”的要求。本项目的主要研究成果荣获浙江省高校科研奖三等奖一项，在此项目资助下，申请人于2013年11月晋升教授职称，并先后入选浙江省151人才第三层次、第二层次，温州市551人才第一层次。