楔角对楔形桩网结构路基的沉降影响

邓友生; 陈茁; 吴阿龙; 董晨辉; 庄子颖

沈阳工业大学学报 ›› 2026, Vol. 48 ›› Issue (4) : 91 -99.

楔角对楔形桩网结构路基的沉降影响

邓友生, 陈茁, 吴阿龙, 董晨辉, 庄子颖

作者信息 +

Author information +

文章历史 +

摘要

【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。