樁承式加筋路堤的三維有限元分析方法

朱鵬城 張 航

（廣東工業(yè)大學(xué)）

0 引言

樁承式加筋路堤是把樁和水平加筋體聯(lián)合起來處理軟基的一種新型構(gòu)筑物，是深厚軟土地區(qū)的公路、鐵路建設(shè)中常用的地基處理技術(shù)手段。該技術(shù)通過土拱效應(yīng)和加筋體效應(yīng)將路堤荷載向樁頂集中并傳遞至壓縮性更小的深層地基，具有工期短、總沉降小、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在土性差、工后沉降要求高的軟基處理工程中得到廣泛應(yīng)用。因此，本文擬采用有限元程序ABAQUS，建立在路面荷載下樁承式加筋路堤的三維有限元分析模型，通過對樁承式加筋路堤工作機(jī)理的分析，掌握路面荷載作用下樁承式加筋路堤的工作特性。

1 樁承式加筋路堤的有限元模擬方法

1.1 幾何模型及邊界條件

⑴將問題由三維群樁模型簡化為三維單排樁模型，選取樁承式加筋路堤的一個條帶為計算區(qū)域，由于模型左右對稱，取一半進(jìn)行分析計算。如圖1 所示。施工歷程應(yīng)用單元生死技術(shù)進(jìn)行模擬。

圖1 路堤模型示意圖

⑵路堤的高度為4.5m，分三層填筑。路堤頂面寬度為24.5m，邊坡坡度為1V:1.5H。路堤下方軟土土質(zhì)均勻，厚度為12m。軟土下方為基巖，可視為剛性層。加筋體選用土工布，鋪設(shè)在路堤底部。路堤填土采用強(qiáng)度高、易壓實、水穩(wěn)定性好的粗砂。

⑶樁間距取2.5m；采用方形樁，樁帽邊長取0.8m。

⑷模型底部約束x、y、z 三個方向的位移，模型四周約束水平方向位移。地下水位位于軟土的頂面,通過在軟土的頂面設(shè)置孔隙水壓力pw＝0 的邊界條件，模擬自由排水邊界。

1.2 材料模型及單元類型

⑴路堤及路面結(jié)構(gòu)采用實體單元C3D8 進(jìn)行模擬。……