ABAQUS模拟下PCC桩复合地基土拱效应的关键影响因素

赵庆博士在河海大学岩土工程科学研究所主导的项目中，针对PCC桩复合地基路堤中的竖向土拱效应进行了一项深入的数值模拟研究。他们利用ABAQUS有限元程序，结合盐通高速公路的实际PCC桩复合地基试验数据，构建了一个详细的分析模型。该研究主要关注了几个关键因素对土拱效应系数的影响，包括褥垫层的模量和厚度、填土的模量和高度、桩体的模量、桩间土的模量以及桩间距。 研究发现，桩间距和填土高度对土拱效应的显现具有显著影响。当桩间距减小或者填土高度增加时，土拱效应更明显，这是因为较小的桩间距和较高的填土使得桩间土的沉降差异加大，从而在桩顶产生更大的向下剪力，促使填土区域形成应力重分布，形成了一个类似拱形的压密壳体。这个过程被称为土拱效应，它在路堤荷载传递中起到了重要的作用，减轻了桩体的直接承载压力，提高了地基的稳定性。 在PCC桩复合地基的应用中，这种技术因其施工便捷、成本效益高、承载能力强等优点，在许多路基软土地基处理工程中得到了广泛应用，如天津威乌高速公路和江苏盐通高速公路。然而，尽管PCC桩复合地基作为新型软基加固技术已取得一些理论进展，如单桩和群桩工作原理的研究，但其竖向土拱效应的深入理解仍有待进一步探讨。 土拱效应是一种介质应力转移的现象，通过土体的抗剪强度作用得以实现。在PCC桩复合地基中，桩体的压缩性相对较低，导致桩间土沉降较大，这使得路堤荷载能有效传递到稳定的桩帽区域，减少了地基的整体沉降。这项研究不仅有助于深化对PCC桩复合地基力学行为的理解，也为实际工程设计提供了有价值的指导，对于提升路堤稳定性、减小沉降问题具有重要的理论和实际价值。