路堤高度大、軟基深厚、工期緊、工后沉降要求嚴格的軟土地基路基通常采用CFG樁、薄壁筒樁、管樁等混凝土樁復(fù)合地基。混凝土樁復(fù)合地基樁間土承擔(dān)一定荷載，混凝土樁內(nèi)側(cè)承受的樁間土水平土壓力大于外側(cè)混凝土樁可能發(fā)生傾斜、受彎斷裂，樁身混凝土可能剪切破壞、拉裂破壞。雖然樁身混凝土剪斷、拉裂不一定導(dǎo)致路基滑塌，但是工程建設(shè)等單位不但不會容許路基滑塌，也不會容許混凝土樁、樁身混凝土破壞，因此采用混凝土樁復(fù)合地基的路基不但需要分析路基繞流滑動穩(wěn)定性和路基整體滑動穩(wěn)定性，而且需要驗算混凝土樁的傾斜破壞、彎曲破壞及樁身混凝土的剪切破壞、拉裂破壞等。
      對路基復(fù)合地基樁身混凝土破壞多采用有限元、邊界元等數(shù)值分析方法進行強度分析。由于常規(guī)工程勘察報告中很難提供數(shù)值分析所需要的計算參數(shù)，這些方法難以在工程實踐中推廣應(yīng)用。
      在對路堤下混凝土樁受力分析的基礎(chǔ)上得到樁身混凝土首先沿潛在滑動面以外的方向破壞的結(jié)論，提出表觀抗剪強度的概念，并利用表觀抗剪強度分析樁身混凝土破壞。
      1.樁間土對混凝土樁的剪切力
      圖中Case6，Case9分別是坡腳設(shè)置單排管樁、全斷面設(shè)置管樁時路基離心模型滑動面MS是CFG樁復(fù)合地基路基模型滑動面。試驗表明：
      (1)整個滑動面由3-4段直線組成，邊坡及其附近滑動面接近水平，滑動面前、后兩段分別接近于被動區(qū)和主動區(qū)。
      (2)邊坡及其附近軟土地基水平位移最大，滑動面最明顯且出現(xiàn)得最早。圖是離心模型試驗得到的邊坡范圍內(nèi)管樁內(nèi)、外兩側(cè)水平土壓力差。水平土壓力差隨著路堤高度的增大而增大。該水平土壓力差必然在滑動面處對混凝土樁產(chǎn)生較大的剪切力，該剪切力方向基本平行下臥硬土層。
      在主動土壓力區(qū)，在樁土作用力和樁間土自重的共同作用下，樁間土沿滑動面的剩余下滑力對滑動面上混凝土樁產(chǎn)生剪切力。
      因此，不論滑動面中部還是主動土壓力區(qū)，樁間土對潛在滑動面處樁都產(chǎn)生剪切力，且剪切力平行于潛在滑動面。
      2.表觀抗剪強度
      2.1.表觀抗剪強度的概念
      扭轉(zhuǎn)試驗中鑄鐵等脆性材料試件沿與軸線約成45。的螺旋面斷裂，與扭轉(zhuǎn)斷面不一致，其原因是鑄鐵的抗拉強度小于純剪強度，抗拉強度控制扭轉(zhuǎn)破壞形式，扭轉(zhuǎn)試驗測定的試件橫斷面上的純剪強度實質(zhì)為表觀純剪強度。
      由前述可知，潛在滑動面上的樁身混凝土除了承受豎向壓應(yīng)力外，還承受與潛在滑動面平行的剪應(yīng)力，這兩種應(yīng)力可能導(dǎo)致混凝土沿潛在滑動面方向尚未剪切破壞時，沿其他方向己達到破壞狀態(tài)的現(xiàn)象。為了與潛在滑動面上真正的抗剪強度區(qū)分，將混凝土沿其他方向破壞時潛在滑動面上的剪應(yīng)力稱為混凝土潛在滑動面方向的表觀抗剪強度，簡稱表觀抗剪強度。由于樁身混凝土并未沿潛在滑動面方向剪切破壞，因此表觀抗剪強度是沿潛在滑動面方向的虛擬抗剪強度，小于真正的抗剪強度。
      2.2.滑動面上混凝土樁單元應(yīng)力狀態(tài)
      樁身混凝土單元A位于潛在滑動面上，經(jīng)過單元A的潛在滑動面切線與水平面的夾角為a。
      樁間土對潛在滑動面處樁身的剪切力在混凝土單元B上產(chǎn)生剪應(yīng)力、對應(yīng)圖所示的應(yīng)力狀態(tài)，將圖疊加可得到單元B的應(yīng)力狀態(tài)，見圖。對應(yīng)圖中的a，b應(yīng)力點，以a，b為直徑兩端點的應(yīng)力圓為圖6中的大圓。當(dāng)達到一定數(shù)值時單元B受拉或剪切破壞。

                                                                                  專業(yè)從事機械產(chǎn)品設(shè)計│有限元分析│強度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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