复合地基加筋垫层工作特性的颗粒离散元数值模拟开题报告

 2020-02-10 11:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

1、研究背景

我国目前正处于城镇化深入发展的关键时期,2014年出台的《国家新型城镇化规划(2014-2020年)》将城镇化看作保持经济持续健康发展的强大引擎。国家在今后一段时间内也将维持高速铁路、水利基础设施的高速发展,这些工程建设不可避免的遇到地基处理问题。与桩基础相比,复合地基由于能够发挥桩间土的承载力,可以获得较好的经济效益,各类复合地基广泛的应用于房建、水利与高速铁路等土木工程建设领域。

早期的散体桩复合地基由于可以实现桩土协调,并不一定需要设置垫层。随着复合地基的发展,各类柔性桩[1][,半刚性桩[2],PTC桩[3]、PHC管桩[4]、以及近年来专门开发的PCC桩[5]、现浇X型桩[6]等刚性桩也都应用于复合地基中。在复合地基越来越多的采用高强度桩体,各组成部分材料性质差异日益增大的今天,应该更加重视各组成部分间的相互作用,有必要对复合地基垫层的工作机制进行更为深入的研究。

复合地基常见两种破坏模式:一种是桩体首先破坏,进而发生复合地基的整体破坏,另一种是桩间土首先破坏进而引发复合地基的整体破坏。第一种破坏模式由于发展较快,是最为危险的一种破坏模式。复合地基在工后服务期间,桩间土固结沉降还将继续发展,服务期间还可能面临地下水位降低、周边开挖施工等不利工况的干扰,桩间土承担荷载部分持续降低是全寿命工况下不可避免的情况,这一情况的发生将导致上部荷载进一步向桩体集中。半~刚性桩由于桩土相对刚度大,桩顶位置相对位移发生明显,桩体荷载集中程度高,加之全寿命期的增量荷载,有可能发生第一种破坏,目前的复合地基并不具备防范这一风险的能力。

2、研究现状

国内学术界将垫层视作复合地基协调工作的核心,影响了复合地基的破坏模式和承载力发挥[7]。郑刚等人[8]认为垫层协调工作存在两种极端情况:一是若垫层为绝对刚性,垫层就成为基础的一部分;二是若垫层为绝对柔性,则褥垫层又成为桩间土的一部分,则桩难以有效发挥承载力。并认为出现第 2 种极端情况相对更为不利。法国90年代也开始大量采用 “Rigid Inclusions”,即刚性增强体复合地基,2005年启动了Rigid Inclusion Ground Improvements(ASIRI)项目,把主要研究对象限定于0.5~1.0m的垫层厚度以及2~5%的低置换率地基[9]。ASIRI项目[10]将复合地基的协调工作归结为①基础与垫层之间相互作用和②垫层与桩及桩间土的相互作用两个方面。由此可见,垫层对复合地基各组件间相互作用的重要性是国内外的共识。

国内复合地基常采用“垫层刚度”来反映垫层的协调能力。

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