陳仁朋， 汪焱衛(wèi)， 陳金苗， 邊學(xué)成

(1. 浙江大學(xué) 巖土工程研究所，浙江 杭州 310027; 2. 軟弱土與環(huán)境土工教育部重點(diǎn)試驗(yàn)室，浙江 杭州 310027;3. 寧波建工股份有限公司,浙江 寧波 315040)

樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路堤在高速鐵路中應(yīng)用廣泛，如武廣線、隧渝線、貴廣線、京滬高鐵線等[1-6]。樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路堤中，樁土差異沉降在路堤中產(chǎn)生的土拱效應(yīng)及樁頂鋪設(shè)的土工格柵受力狀態(tài)直接影響樁土之間荷載分配和路堤沉降。許多學(xué)者開(kāi)展了室內(nèi)縮尺模型試驗(yàn)研究。Low和Hewlett[7-8]在室內(nèi)模型試驗(yàn)驗(yàn)證了土拱效應(yīng)的存在，提出了空間和平面土拱分析模型。曹衛(wèi)平等[9]開(kāi)展了室內(nèi)平面土拱模型試驗(yàn)，用水袋模擬樁間軟土，發(fā)現(xiàn)樁土應(yīng)力比隨樁土相對(duì)位移變化，且存在上下限值；認(rèn)為樁頂加筋材料能夠提高樁的荷載分擔(dān)比。費(fèi)康等[10]用橡膠材料模擬樁間軟土進(jìn)行室內(nèi)三維土拱模型試驗(yàn)，用數(shù)值手段分析了土拱效應(yīng)的發(fā)揮過(guò)程。

上述研究側(cè)重靜力荷載作用，對(duì)動(dòng)力荷載作用下土拱效應(yīng)的研究尚處于起步階段。葉陽(yáng)升等[11]在某高速鐵路線用激振機(jī)模擬路堤上部動(dòng)荷載進(jìn)行路堤內(nèi)部動(dòng)荷載傳遞特性研究，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期動(dòng)荷載作用下土拱較為穩(wěn)定，土拱內(nèi)部動(dòng)應(yīng)力基本按均質(zhì)體傳遞，樁頂和樁間上方路堤中的動(dòng)應(yīng)力衰減趨勢(shì)基本一致，動(dòng)應(yīng)力影響深約3 m；測(cè)試得到的樁頂動(dòng)變形和樁間動(dòng)變形接近，說(shuō)明樁間土質(zhì)較好。肖宏等[12]在遂渝線現(xiàn)場(chǎng)對(duì)3 m高樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路堤進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)研究，認(rèn)為樁頂較樁間承擔(dān)更多的動(dòng)應(yīng)力，動(dòng)應(yīng)力隨路堤深度衰減，經(jīng)過(guò)3 m高的路堤衰減后對(duì)下部墊層幾乎沒(méi)有影響。張崇磊等[13]用量綱分析法對(duì)遂渝鐵路線某工點(diǎn)進(jìn)行幾何相似比為1∶13的樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路堤室內(nèi)大比例動(dòng)態(tài)模型試驗(yàn)研究，動(dòng)力加載波形為正弦波，在路堤中心和路肩下方不同高度處埋設(shè)了動(dòng)土壓力盒。試驗(yàn)結(jié)果表明，路堤內(nèi)部動(dòng)應(yīng)力均隨路堤深度呈衰減趨勢(shì)；由于其路堤中心正好對(duì)應(yīng)樁間中心，沒(méi)有測(cè)試樁頂上方的動(dòng)應(yīng)力分布；振動(dòng)初期樁土應(yīng)力比隨振動(dòng)次數(shù)增大并且趨向于平穩(wěn)。韓高孝等[14]通過(guò)室內(nèi)三維模型試驗(yàn)研究動(dòng)荷載作用下的土拱效應(yīng)，模型槽長(zhǎng)寬高分別為55、55、100 cm，用鋸末模擬樁間軟土，用激振器結(jié)合載荷板進(jìn)行單點(diǎn)加載試驗(yàn)，加載波形為正弦波；填土完成后樁土應(yīng)力比為2.7。試驗(yàn)結(jié)果表明，在拱頂上方，樁頂和樁間的動(dòng)應(yīng)力隨填土深度衰減；在土拱范圍內(nèi)，樁間上方的動(dòng)應(yīng)力加速衰減，樁頂上方的動(dòng)應(yīng)力隨路堤深度基本保持不變；在動(dòng)荷載做用下，土拱發(fā)生弱化，樁間上方一部分荷載轉(zhuǎn)移到樁頂上方。

綜上，針對(duì)動(dòng)荷載下土拱效應(yīng)的研究主要在現(xiàn)場(chǎng)及室內(nèi)試驗(yàn)方面，且這些研究結(jié)論存在矛盾。本文按文獻(xiàn)[15]要求建造了3.2 m高單線樁網(wǎng)路堤，開(kāi)展樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路堤足尺模型試驗(yàn)研究；施加120萬(wàn)次列車動(dòng)軸載，研究樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路堤中動(dòng)應(yīng)力傳遞規(guī)律及土拱對(duì)路堤內(nèi)部動(dòng)應(yīng)力傳遞的影響規(guī)律，獲得長(zhǎng)期動(dòng)荷載作用下的樁土荷載分擔(dān)比的變化規(guī)律，為我國(guó)高鐵樁網(wǎng)路堤設(shè)計(jì)提供參考。

1 模型試驗(yàn)概況

1.1 樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路堤模型

樁網(wǎng)加筋結(jié)構(gòu)路堤模型及實(shí)物見(jiàn)圖1。模型橫斷面長(zhǎng)15 m，線路方向長(zhǎng)5.5 m，路堤上部寬5 m，下部寬13.1 m，高3.2 m，其中路堤本體高2.7 m；坡高比1.5∶1?；炷恋鬃?.3 m，平面尺寸5 m×3 m；采用CRTSⅠ型軌道板，規(guī)格4.962 m×2.4 m×0.19 m；扣件為WJ-7型；鋼軌型號(hào)CHN 60。路堤嚴(yán)格按照文獻(xiàn)[15]要求建造。

樁帽尺寸和間距由杭長(zhǎng)客運(yùn)專線杭州蕭山段的典型設(shè)計(jì)工況確定。樁帽尺寸1 m×1 m×0.2 m，正方形布置，中心間距1.8 m，共15塊，見(jiàn)圖2。樁帽中間放置PVC水袋，充水后與樁帽等高。路堤填筑之前水袋充滿水，試驗(yàn)中通過(guò)放水體積控制水袋沉降，模擬樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路堤樁土差異沉降。

水平加筋墊層從下至上分別為15 cm厚砂礫石、10 cm厚細(xì)砂、一層單向土工格柵、10 cm厚細(xì)砂及15 cm厚砂礫石。土工格柵上下鋪設(shè)細(xì)砂是為了保護(hù)土工格柵不被砂礫石破壞，保護(hù)埋設(shè)于土工格柵上的布拉格光纖光柵及土壓力盒。土工格柵的抗拉強(qiáng)度130.6 kN/m，抗拉剛度2 459.5 kN/m，延伸率為8.22%?；驳讓雍?.3 m，由粒徑小于40 mm的碎石組成，級(jí)配良好，為A組填料[15]，最大干密度2.3×103kg/m3，最優(yōu)含水量5.9%。基床表層厚0.4 m，由粒徑小于40 mm的碎石組成，級(jí)配良好。路堤填料用壓實(shí)機(jī)壓實(shí)，每20 cm進(jìn)行一次壓實(shí)，含水量控制在4%～7%之間，用壓實(shí)系數(shù)及K30指標(biāo)進(jìn)行壓實(shí)質(zhì)量控制?；驳讓?、表層的壓實(shí)系數(shù)分別為0.978、0.983，K30分別為158、273 MPa/m，均滿足要求[15]。基床底層、表層及樁頂墊層填料的顆分曲線見(jiàn)圖3。

1.2 加載系統(tǒng)以及列車移動(dòng)荷載模擬

軌道結(jié)構(gòu)上部安裝有8個(gè)作動(dòng)器， 作動(dòng)器間距0.625 m。通過(guò)鋼軌上的分配梁、作動(dòng)器及反力橫梁對(duì)路堤施加荷載。作動(dòng)器上安裝有荷載傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)作動(dòng)器實(shí)際施加的荷載。單個(gè)作動(dòng)器最大能夠施加的荷載200 kN，響應(yīng)頻率30 Hz。通過(guò)控制作動(dòng)器的加載頻率及相鄰作動(dòng)器之間的相位差模擬不同的列車運(yùn)行速度[16-19]。本次試驗(yàn)所模擬的列車速度為324 km/h,荷載波形為M型波。圖4為試驗(yàn)過(guò)程中某一作動(dòng)器實(shí)測(cè)加載時(shí)程曲線。

1.3 傳感器布置

土壓力測(cè)試采用光纖光柵土壓力盒，其抗電磁干擾能力強(qiáng)、精度高。土壓力盒直徑23.5 cm，厚1 cm，適合路基粗顆粒填料的土壓力測(cè)試，其布置見(jiàn)圖1、圖2。樁頂平面布置7個(gè)土壓力盒，分別位于樁帽中心(T1、T4)、邊緣(T2)、角落(T3)及樁間(T5～T7)，測(cè)試樁土荷載分擔(dān)比及樁帽不同位置土壓力分布規(guī)律；在加筋墊層高度，樁頂、樁間在土工格柵上下表面均布置土壓力盒，測(cè)試土工格柵對(duì)土壓力分布的影響；加筋墊層以上，每40 cm布置1個(gè)，樁頂、樁間分別布置4個(gè)，基床表層和基床底層接觸面布置了1個(gè)，測(cè)試動(dòng)應(yīng)力在路堤內(nèi)部的傳遞規(guī)律。

1.4 試驗(yàn)過(guò)程和測(cè)試物理量

試驗(yàn)包括路基填筑、軌道靜力加載、樁間土沉降模擬(水袋放水)、列車動(dòng)力加載等4個(gè)階段。本文重點(diǎn)介紹列車動(dòng)力加載試驗(yàn)路堤內(nèi)部動(dòng)應(yīng)力部分的成果。

樁間土沉降模擬試驗(yàn)中，分9個(gè)階段對(duì)水袋放水，每個(gè)階段放水約1 h，各階段放水間隔約2 h。根據(jù)總放水體積估算水袋沉降量，同時(shí)根據(jù)水袋上事先預(yù)埋的沉降板測(cè)試水袋沉降量。在水袋放水全部完成后，計(jì)算所得水袋累計(jì)下沉量為3.5 cm，實(shí)測(cè)下沉量為2.3 cm、3.2 cm，二者較為接近，說(shuō)明用水袋放水模擬樁間土沉降是可行的。

動(dòng)荷載試驗(yàn)振動(dòng)次數(shù)分成9組，每組振動(dòng)次數(shù)依次增加，具體見(jiàn)表1。在動(dòng)力試驗(yàn)過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壓力盒及土工格柵上光纖光柵數(shù)據(jù)。

表1 振動(dòng)組數(shù)劃分

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 樁間土沉降模擬試驗(yàn)結(jié)果

由于樁帽的壓縮性遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水袋的壓縮性，加之水袋未完全填滿樁帽之間的空間，所以填筑過(guò)程中水袋仍存在一定的變形，導(dǎo)致樁土之間豎向土壓力分布不均勻。水袋放水前后樁頂平面土壓力見(jiàn)表2。從表2可知，路基填筑完成后，樁頂、樁間平均豎向土壓力分別為175.36、16.56 kPa，樁土荷載分擔(dān)比(樁帽承擔(dān)的荷載除以單個(gè)樁帽影響范圍內(nèi)的路堤總荷載)為77.3%。水袋放水后，模擬地基發(fā)生了約3.5 cm的沉降，樁頂平均土壓力增長(zhǎng)約30 kPa，樁間平均土壓力減少約14 kPa，減少到2.24 kPa，樁間幾乎不承擔(dān)上部路堤荷載。由于樁土差異沉降的擴(kuò)大，路堤土壓力進(jìn)一步從樁間轉(zhuǎn)移到樁頂上方，樁頂荷載分擔(dān)比增加到90.4%。

表2 水袋放水前后樁頂平面土壓力統(tǒng)計(jì)表 kPa

圖5為不同樁土差異沉降下樁頂和樁間土壓力豎向分布。從圖5中可以看出，隨著樁土差異沉降的擴(kuò)大，樁頂上方不同高度處的土壓力均有所增加，樁間上方不同高度處的土壓力逐漸減小，土拱效應(yīng)隨樁土差異沉降的擴(kuò)大而持續(xù)發(fā)揮。當(dāng)水袋下沉量從32.5 mm擴(kuò)大到35 mm時(shí)，樁頂、樁間上方的土壓力基本不變化，說(shuō)明此時(shí)土拱效應(yīng)已經(jīng)完全發(fā)揮。水袋下沉量為35 mm時(shí)，路堤表面至路堤1.6 m深度范圍內(nèi)，樁頂、樁間土壓力較為接近，和無(wú)土拱時(shí)的土壓力較為接近；路堤1.6 m深度下方，樁頂上方土壓力迅速增長(zhǎng)，越靠近樁頂平面土壓力越大，樁間上方土壓力則迅速衰減，小于無(wú)土拱發(fā)生時(shí)的土壓力。因此，土拱高度約為1.6 m，即2倍的樁帽凈間距。

2.2 動(dòng)荷載試驗(yàn)結(jié)果

圖6為路堤0.4 m深度處的動(dòng)土壓力時(shí)程圖。從圖6中可以看出，動(dòng)應(yīng)力時(shí)程曲線為典型的M形波，其他部位的土壓力時(shí)程曲線形狀與圖6類似。為研究動(dòng)應(yīng)力在路堤內(nèi)部的分布規(guī)律以及動(dòng)應(yīng)力隨振動(dòng)次數(shù)的變化規(guī)律，本文以M形波最大幅值(扣除靜土壓力)作為路基的動(dòng)應(yīng)力。

樁帽平面位置處動(dòng)應(yīng)力隨振次變化見(jiàn)圖7。樁帽不同位置動(dòng)應(yīng)力變化見(jiàn)表3。在動(dòng)荷載作用下，傳遞到中心樁帽中心(T1)、邊緣(T2)、角落(T3)及路肩下方樁帽中心(T4)的動(dòng)應(yīng)力分別約為26、27、35、15 kPa；路堤中心下方樁帽上的動(dòng)應(yīng)力明顯比路肩下方樁帽上的動(dòng)應(yīng)力大，動(dòng)應(yīng)力為未施加動(dòng)荷載時(shí)樁帽相應(yīng)位置靜土壓力的0.15倍；路堤中心下方樁帽平均動(dòng)應(yīng)力為30.4 kPa，受土拱效應(yīng)影響，樁帽上的動(dòng)應(yīng)力不但沒(méi)有衰減，反而比基床表層的動(dòng)應(yīng)力大；樁間上方動(dòng)應(yīng)力不大，約1.5 kPa，隨振次基本上不發(fā)生變化；樁土動(dòng)應(yīng)力比為20.3，樁帽承擔(dān)了90.1%的動(dòng)荷載，樁間基本不承擔(dān)動(dòng)荷載。

表3 樁帽不同位置動(dòng)應(yīng)力

位置靜土壓力σ/kPa動(dòng)應(yīng)力σd/kPa動(dòng)應(yīng)力增幅σd/σT1167.35260.15T2186.48270.14T3232.96350.15T490.32130.14

因此，對(duì)低矮樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路堤，樁會(huì)承受較大的動(dòng)荷載作用，如果動(dòng)荷載在樁頂產(chǎn)生的循環(huán)荷載比CLR超過(guò)一定的數(shù)值，樁會(huì)出現(xiàn)較大的累積沉降[20]。

從圖7中還可以看出，當(dāng)振動(dòng)次數(shù)較小時(shí)，樁帽上3個(gè)位置的動(dòng)應(yīng)力均隨著振次的增加而增加，說(shuō)明振動(dòng)次數(shù)較小時(shí)土拱效應(yīng)在一定程度上得到了強(qiáng)化；振動(dòng)次數(shù)較大時(shí)，樁帽中心處的動(dòng)應(yīng)力趨于平穩(wěn)，幾乎不發(fā)生變化，樁帽邊緣和樁帽角落處的動(dòng)應(yīng)力均隨振動(dòng)次數(shù)逐漸減小，說(shuō)明土拱在一定程度上弱化，且對(duì)于樁頂平面上的樁帽，土拱最初弱化區(qū)域主要是在拱腳區(qū)域，即樁帽邊緣和角落位置，尤其是樁帽角落區(qū)域。因?yàn)楫?dāng)振動(dòng)次數(shù)較小時(shí)，土拱拱身填料在動(dòng)荷載作用下不斷受到擠壓而更加密實(shí)，土拱在一定程度上得到強(qiáng)化；振動(dòng)次數(shù)繼續(xù)增大時(shí)，土拱逐漸發(fā)生弱化，但是弱化并不明顯。

樁土平均動(dòng)應(yīng)力比隨振動(dòng)次數(shù)變化見(jiàn)圖8。從圖8可以看到，振動(dòng)次數(shù)較小時(shí)，樁土動(dòng)應(yīng)力比小幅增加，隨后樁土動(dòng)應(yīng)力區(qū)域穩(wěn)定；振動(dòng)次數(shù)繼續(xù)加大，樁土動(dòng)應(yīng)力比持續(xù)下降，從最初的20.3下降到18.2。

樁頂上方格柵上、下表面動(dòng)應(yīng)力隨振次變化見(jiàn)圖9。從圖9可以看出，樁頂上方格柵上、下表面的動(dòng)應(yīng)力分別約為23、27 kPa，差約4 kPa，說(shuō)明在樁帽位置，由于格柵張拉膜效應(yīng)，樁帽上方的動(dòng)應(yīng)力增加；樁間上方格柵上、下表面的動(dòng)應(yīng)力約1.5 kPa，振動(dòng)過(guò)程中基本上不發(fā)生變化，差值很??；振動(dòng)次數(shù)較小時(shí)，格柵下表面的動(dòng)應(yīng)力持續(xù)增加，上表面的動(dòng)應(yīng)力小幅增加，前者的變化幅度較后者大；隨振動(dòng)次數(shù)增加，格柵上下表面的動(dòng)應(yīng)力從最初的2.8 kPa增加到振動(dòng)100萬(wàn)次后的4.2 kPa，說(shuō)明土工格柵在受到長(zhǎng)期的動(dòng)荷載作用下，將更多的動(dòng)荷載轉(zhuǎn)移到樁帽。

通過(guò)對(duì)土工格柵的拉力測(cè)試發(fā)現(xiàn)，在長(zhǎng)期動(dòng)荷載作用下，格柵拉力增長(zhǎng)較為明顯，路堤中心處的格柵拉力從振動(dòng)前的12.2 kN/m增長(zhǎng)到振動(dòng)后的13.4 kN/m，約增長(zhǎng)了9.8%，其他位置的格柵拉力均有所增長(zhǎng)。這可能是引起格柵將更多動(dòng)荷載轉(zhuǎn)移到樁帽上的原因。格柵拉力變大的同時(shí)，格柵撓度變大，將更多的格柵拉力轉(zhuǎn)移到樁頂上方，使樁頂上方格柵上下表面的動(dòng)應(yīng)力差值隨動(dòng)荷載逐步增大。

圖10為路堤表層靜荷載為20 kPa時(shí)靜應(yīng)力分布和動(dòng)荷載作用下的動(dòng)應(yīng)力分布對(duì)比圖。從圖10可以看出，在路堤深度2 m內(nèi)，即拱頂上方，動(dòng)靜應(yīng)力均隨路堤深度衰減；在路堤深度2 m至樁頂深度即土拱范圍內(nèi)，樁頂上方的動(dòng)靜應(yīng)力越靠近樁頂越大，均沒(méi)有隨深度衰減趨勢(shì)；樁間上方的動(dòng)靜應(yīng)力都呈現(xiàn)衰減趨勢(shì)。說(shuō)明土拱對(duì)動(dòng)靜荷載的轉(zhuǎn)移都起到了明顯作用，將更多荷載轉(zhuǎn)移到樁頂上方。

振動(dòng)50萬(wàn)次以后，樁頂上方不同高度處的動(dòng)應(yīng)力大于開(kāi)始振動(dòng)時(shí)的動(dòng)應(yīng)力；振動(dòng)次數(shù)達(dá)到100萬(wàn)次時(shí)，樁頂上方不同高度處的動(dòng)應(yīng)力小幅衰減。說(shuō)明在大振次作用下，土拱在不同高度處都有所衰減，與圖7一致。振動(dòng)次數(shù)較少時(shí)，由于土體之間的擠密作用，土拱在一定程度上強(qiáng)化；振動(dòng)次數(shù)較多時(shí)，在長(zhǎng)期動(dòng)荷載的作用下，土拱開(kāi)始弱化，但弱化程度不高，土拱總體上是穩(wěn)定的。

樁頂上方的拱內(nèi)區(qū)域，動(dòng)應(yīng)力比靜應(yīng)力大；樁間上方的拱內(nèi)區(qū)域，動(dòng)應(yīng)力比靜應(yīng)力小。說(shuō)明和靜荷載相比，動(dòng)荷載更容易傳遞到樁頂上方。由于動(dòng)荷載和靜荷載在路堤內(nèi)部的傳遞都受土拱影響，而動(dòng)荷載的傳遞同時(shí)受土體剛度影響，土體剛度越大動(dòng)荷載更容易轉(zhuǎn)移。由于土拱效應(yīng)的影響，拱腳和拱圈土體受到較大的壓應(yīng)力，土體相對(duì)密實(shí)；拱圈內(nèi)的土體應(yīng)力水平降低，土體變得相對(duì)松散。因此，樁頂上方的土體剛度比較樁間上方的土體剛度大，樁頂上方的動(dòng)應(yīng)力大于靜應(yīng)力，樁間上方的動(dòng)應(yīng)力小于靜應(yīng)力。

3 試驗(yàn)結(jié)果討論

試驗(yàn)中，土拱對(duì)動(dòng)荷載在路堤內(nèi)部中的傳遞起到明顯的作用。這一結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果[11-12]不同。本試驗(yàn)樁土差異沉降3.5 cm，由2.1節(jié)可知，在完全放水后，路堤中的土拱幾乎已經(jīng)發(fā)揮完全，樁頂幾乎承擔(dān)了全部的上部荷載。文獻(xiàn)[11]現(xiàn)場(chǎng)所做的動(dòng)荷載試驗(yàn)中，其路堤填筑完成后樁頂荷載分擔(dān)比為70.6%，小于本文中的樁頂荷載分擔(dān)比90.4%；其樁頂和樁間土中測(cè)試所得動(dòng)變形較為接近，說(shuō)明其現(xiàn)場(chǎng)樁間土質(zhì)情況較好，且土拱高度約1 m，說(shuō)明土拱發(fā)揮程度不夠高，使得樁頂樁間的動(dòng)應(yīng)力呈衰減趨勢(shì)。在韓高孝等[14]的模型試驗(yàn)中，采用鋸末模擬樁間軟土，樁土剛度差異較大，樁頂上方的動(dòng)應(yīng)力在土拱范圍內(nèi)，隨路堤深度基本不發(fā)生變化，土拱對(duì)動(dòng)荷載的傳遞依然有效。綜上，土拱對(duì)動(dòng)應(yīng)力在路堤內(nèi)部中的傳遞有影響，影響程度和樁土差異沉降、土拱發(fā)揮程度及樁間土質(zhì)情況等因素有關(guān)，有待今后進(jìn)一步研究。本試驗(yàn)所得到的結(jié)論主要適用于深厚軟土樁土差異沉降較大的情況。

用Boussinesq公式對(duì)路基內(nèi)部的動(dòng)應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算[21]。從圖10可以看出，對(duì)于土拱上方區(qū)域，Boussinesq公式能較準(zhǔn)確計(jì)算拱頂上方的動(dòng)應(yīng)力；在土拱區(qū)域內(nèi)，Boussinesq公式計(jì)算所得到的動(dòng)應(yīng)力很難反應(yīng)在該區(qū)域內(nèi)動(dòng)應(yīng)力的傳遞規(guī)律。說(shuō)明在計(jì)算樁承式路堤內(nèi)部動(dòng)應(yīng)力傳遞時(shí)，要考慮土拱效應(yīng)的影響，尤其是樁土差異沉降較大的情況。

本文建議對(duì)樁土差異沉降較大的樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路堤動(dòng)應(yīng)力的傳遞按照如下原則進(jìn)行計(jì)算：

(1) 混凝土底座至土拱拱高范圍內(nèi)動(dòng)應(yīng)力按Boussinesq公式計(jì)算；

(2) 拱高至樁帽頂范圍內(nèi)，動(dòng)應(yīng)力在樁帽和樁間的分擔(dān)比與靜應(yīng)力相同。

4 結(jié)論

本文通過(guò)高鐵樁網(wǎng)加筋路堤足尺物理模型試驗(yàn)，研究了長(zhǎng)期列車動(dòng)荷載作用下路堤土拱效應(yīng)對(duì)動(dòng)土壓力的影響，分析了土拱效應(yīng)的演化規(guī)律。通過(guò)試驗(yàn)得到了以下結(jié)論：

(1) 模型試驗(yàn)土拱高度約1.6 m，為2倍樁帽凈間距；在土拱上方，路基內(nèi)部的動(dòng)靜應(yīng)力隨深度衰減；在土拱區(qū)域內(nèi)，樁帽上方路基動(dòng)應(yīng)力沒(méi)有衰減，反而隨深度遞增，土拱增加了樁帽上方動(dòng)應(yīng)力、減小了樁間土上方動(dòng)應(yīng)力。

(2) 在土拱上方區(qū)域內(nèi)采用Boussinesq公式計(jì)算所得的動(dòng)應(yīng)力分布與實(shí)測(cè)結(jié)果接近；在土拱范圍內(nèi)，計(jì)算結(jié)果差異較大，需要考慮土拱對(duì)動(dòng)應(yīng)力分布的影響。土拱內(nèi)動(dòng)應(yīng)力分布與樁土差異沉降有關(guān)，本試驗(yàn)樁土差異沉降3.5cm，樁帽承擔(dān)90%的動(dòng)荷載、89.9%的路堤靜荷載。

(3) 對(duì)于一定樁土差異沉降形成的土拱，振動(dòng)次數(shù)較小時(shí)，土拱不但沒(méi)有弱化反而有所強(qiáng)化，表現(xiàn)為土拱拱底即樁帽上的動(dòng)應(yīng)力有所增長(zhǎng)；振動(dòng)次數(shù)較大時(shí)，樁頂上方的動(dòng)應(yīng)力開(kāi)始減小，樁土動(dòng)應(yīng)力比降低。

(4) 對(duì)樁土差異沉降較大的樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路堤動(dòng)應(yīng)力的傳遞建議按照如下原則進(jìn)行計(jì)算：混凝土底座至土拱拱高范圍內(nèi)動(dòng)應(yīng)力按照Boussinesq公式計(jì)算；拱高至樁帽頂范圍內(nèi)，動(dòng)應(yīng)力在樁帽和樁間的分擔(dān)比與靜應(yīng)力相同。

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