交通荷载作用下低填方路堤加筋体受力及变形解析方法研究

摘要

在软土地区广泛采用的桩承式加筋路堤中，交通荷载的作用以及下部桩-土的不均匀沉降是导致低填方路堤产生显著变形的主要因素．这类结构中的关键力学现象包括土拱效应和张拉膜效应，使得加筋材料内部的应变分布呈现出从桩间软土上方逐渐向桩顶增加的趋势，并且在桩帽边缘处达到最大值．加筋体内部的最大应变不仅受到上部路堤自重及过往车辆等动态负载的影响，还与桩间距、下层软土的压缩性能密切相关．为深入理解这一复杂问题，本文引入了Kirchhoff薄板理论作为分析框架．基于此假设将加筋体及其垫层视为遵循Kirchhoff条件的理想化薄板模型进行处理．具体而言，在4根支撑桩之间的区域里，设定了1种特定形式的挠度函数，该函数由幂函数与双曲正弦函数组成，用以描述加筋材料在水平方向上的弯曲行为．通过求解满足Kirchhoff薄板平衡微分方程及相应几何约束条件下的未知参数，推导获得加筋体在桩间软土上方区域内沉降分布与应变分布的解析表达式．研究结果表明：当加筋体位于两根相邻桩之间时，其垂直方向上的最大位移通常出现在这两根桩中心连线的中点位置，而最大拉伸或压缩应变则集中在每个桩顶部边缘附近．同时，本文还分析了加筋体刚度和桩净距对加筋体桩间最大应变的影响．本文为优化设计此类特殊地质条件下使用的桩承式加筋路堤提供了重要的理论依据和技术支持．

关键词

低填方路堤 / 交通荷载 / 土拱效应 / 加筋体应变 / Kirchhoff假定