楔角对楔形桩网结构路基的沉降影响OA

【目的】楔形桩在单桩承载中具有显著优势,但其在桩网结构路基系统中的沉降特性,尤其是楔角对沉降、桩土相互作用与土拱效应的影响机制尚不明确,本文旨在系统探讨楔角对楔形桩网结构路基沉降特性的影响机理,为优化设计提供理论依据。【方法】采用室内模型试验与有限元数值模拟相结合的方法进行相应分析,在大型模型箱中进行模型试验,以黄土为地基土,选用榉木桩模拟楔形桩,通过分级加载监测沉降、应力与应变变化。同时建立8组不同楔角(0°~1.9°)的足尺有限元模型,验证模型有效性,系统分析楔角的影响规律。【结果】楔角增大会导致下部复合地基沉降增加,使得整体沉降大于等直径桩结构,但上部路堤沉降随楔角的增大而减小,上覆荷载能够增强桩土相互作用,减弱楔角影响。楔形桩的桩土应力比显著低于等直径桩,表明楔角有效缓解了桩顶应力集中现象,提升了桩周土荷载的分担能力;桩土应力比总体上随着楔角的减小而增大,但当楔角接近0°时,可能出现逆规律。在200 kPa荷载下,桩顶平面沉降极值差和方差均随着楔角的增大而减小,说明较大楔角有利于提高路基平整度并控制差异沉降。楔角通过调节桩土差异沉降,影响路堤填土剪应力重分布,抑制了土拱效应,且此效应在直接受荷区表现得更为显著。【结论】楔角是影响楔形桩网结构路基性状的关键参数。较大楔角虽可能增加整体沉降,但能有效减小路堤沉降、缓解应力集中、控制差异沉降并抑制土拱效应。综合考虑各项性能,当楔角约为1.43°时,展现出较优的综合效果。本文深入探讨了楔形桩网结构的工作机制,为工程优化设计提供了重要参考。