第1章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 我国已有工程实践的总结与分析 3
1.3 公路拓宽工程的国内外研究现状 8
1.3.1 设计、施工工艺的研究 8
1.3.2 理论研究与数值模拟 11
1.3.3 试验研究 14
1.4 桩网地基的应用与研究现状 16
1.4.1 桩网地基的工程应用 16
1.4.2 桩网地基的设计方法 20
1.5 主要研究内容及关键技术 23
1.5.1 主要研究内容 23
1.5.2 关键技术 24
1.6 技术路线与章节安排 24
第2章 软土地区高速公路拓宽有限元分析的原理及其实现 25
2.1 软土地区高速公路拓宽工程的特点 25
2.1.1 地基软弱 25
2.1.2 新老路基产生不协调变形 27
2.1.3 施工沉降对老路结构影响显著 28
2.1.4 地基处理要求高 28
2.2 土体非线性本构模型 29
2.2.1 Mohr-Columb模型 29
2.2.2 剑桥模型 31
2.3 材料非线性的有限元求解 38
2.3.1 刚度迭代法 38
2.3.2 荷载增量法 40
2.3.3 增量迭代法 42
2.4 接触的有限元模拟 43
2.4.1 接触面单元模型 43
2.4.2 接触模拟在ABAQUS中的实现 47
2.5 流固耦合 50
2.5.1 应力平衡方程 50
2.5.2 渗流连续方程 51
2.6 本章小结 52
第3章 软土地区高速公路拓宽工程路基路面的力学响应 53
3.1 有限元模型的基本考虑 53
3.1.1 模型考察对象 53
3.1.2 模型分析历程 55
3.2 有限元模型的建立 55
3.2.1 几何模型及边界条件 55
3.2.2 材料模型及参数 56
3.2.3 荷载模型及加载历程 57
3.2.4 单元类型及网格划分 58
3.3 老路为天然地基时的力学响应 59
3.3.1 地基沉降及侧向位移 59
3.3.2 超孔隙水压力 62
3.3.3 路基顶面变形 64
3.3.4 新老路面变形附加应力 66
3.4 老路为复合地基时的力学响应 67
3.4.1 考虑老路地基粉喷桩处理的计算模型 68
3.4.2 老路复合地基对路基路面变形及应力性状的影响 71
3.5 本章小结 76
第4章 高速公路拓宽工程中桩承式加筋路堤的机理与作用 78
4.1 桩承式加筋路堤的应用机理 78
4.1.1 土拱效应 79
4.1.2 土工格栅 80
4.1.3 桩土应力集中 82
4.2 拓宽工程中桩承式加筋路堤三维有限元分析模型 84
4.2.1 几何模型及边界条件 84
4.2.2 材料模型及荷载模型 85
4.2.3 桩土及筋土接触的处理 86
4.2.4 单元类型及网格划分 86
4.3 桩承式加筋路堤的作用 89
4.3.1 桩土作用 89
4.3.2 格栅应力和变形 91
4.3.3 土拱效应 92
4.3.4 地基沉降及超孔隙水压力 93
4.3.5 路基顶面变形 96
4.3.6 路面变形附加应力 98
4.4 本章小结 99
第5章 桩承式加筋路堤设计参数的敏感性及其优化 101
5.1 路基高度 101
5.1.1 桩土应力比 102
5.1.2 地表沉降 102
5.1.3 格栅应力 104
5.1.4 路基顶面变形 105
5.1.5 路面应力 106
5.2 路基横断面布桩方式 107
5.2.1 桩土应力比 108
5.2.2 地表沉降 108
5.2.3 格栅应力 110
5.2.4 路基顶面变形 111
5.2.5 路面应力 112
5.3 桩长 113
5.3.1 桩土摩擦 113
5.3.2 地表沉降 114
5.3.3 路基顶面变形 115
5.3.4 路面应力 117
5.4 路基纵向桩间距 118
5.4.1 地表沉降 119
5.4.2 格栅应力 121
5.4.3 路基顶面变形 122
5.4.4 路面应力 124
5.5 设计优化的建议 124
5.6 本章小结 125
第6章 试验路实施与效果评价 127
6.1 试验路概况 127
6.2 试验路处理方案设计 128
6.3 观测方案设计 132
6.3.1 观测断面选择 132
6.3.2 观测项目 132
6.3.3 元件布设 133
6.4 实施效果分析与评价 134
6.4.1 沉降 134
6.4.2 分层沉降 135
6.4.3 侧向位移 138
6.4.4 格栅应变 141
6.4.5 土压力 143
6.4.6 竖向土压力和孔隙水压力 145
6.5 本章小结 146
第7章 结论与展望 147
7.1 主要结论 147
7.2 进一步研究的工作方向 150
参考文献 152
后记 163