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【博士】深厚層軟土路基樁網復合結構地基沉降機理及計算方法研究【2007】
內容簡介
學科專業(yè):道路與鐵道工程 授予學位:博士 學位授予單位:同濟大學交通運輸工程學院 學位年度: 2007年 高速鐵路不僅要求路堤穩(wěn)定,而且對路基工后沉降的控制有極嚴格的標準?! 缎陆〞r速200公里客貨共線鐵路設計暫行規(guī)定》、《時速250公里及以下新建客運專線鐵路設計規(guī)范》和《新建時速300~350公里客運專線鐵路設計暫行規(guī)定》明確規(guī)定:對有砟軌道,時速200公里和250公里,路基工后沉降不應大于15cm和lOcm,時速大于300公里,路基工后沉降不應大于5cm?!犊瓦\專線無碴軌道鐵路設計指南》要求:對無砟軌道,路基工后沉降不應大于15mm,這對于沉降的控制提出更高的要求。樁網復合結構作為一種處理深厚層軟土的方法,可以有效的控制路基工后沉降,節(jié)約成本,同益受到人們的重視?! 毒W復合結構應用于高速鐵路深厚層軟土地基工程中,其設計有別于建筑工程,目前國內還沒有規(guī)范可循,國外雖然存在相應的規(guī)范,但根據(jù)各國規(guī)范計算所得結果差別較大,因而有必要對其適用性進行分析?! ∧壳皣鴥韧鈱τ跇毒W復合結構的作用機理都開展了研究,但對于樁網復合結構中的樁帽的影響和作用機理,還缺乏系統(tǒng)的認識。同時樁網復合結構地基沉降還沒有符合作用機理的計算方法,只能借用建筑地基基礎的計算理論,因而有必要結合沉降規(guī)律和荷載傳遞規(guī)律,建立滿足樁網復合結構作用機理的沉降計算方法。 本文針對上述問題,從數(shù)值模擬、現(xiàn)場試驗、理論分析等方面對樁網復合結構的作用機理和沉降計算方法進行了研究和探討,本文主要研究工作如下: 1、通過數(shù)值模擬分析了樁網復合結構的荷載傳遞規(guī)律和沉降規(guī)律,分析了樁間距、樁帽對荷載傳遞和沉降的影響。同時結合某典型軟土地段分析了深厚層軟土地區(qū)樁網復合結構設計參數(shù)對沉降和樁土應力比的影響?! ?、通過CFG樁網復合結構現(xiàn)場試驗,分析了CFG樁網復合結構沉降和荷載傳遞規(guī)律,為理論研究提供了依據(jù)。 3、通過實際工程分析比較了各國規(guī)范中作用在土工格柵上的荷載計算方法,結果表明德國規(guī)范計算的土工格柵上的荷載變化規(guī)律與實際相符,可以滿足作用在土工格柵上的荷載計算的需要。在此基礎上,根據(jù)土工格柵的特性,將土工格柵簡化為膜,推導出彈性地基上膜的撓度方程,進一步推導出考慮土工格柵作用的樁土應力比和樁荷載分擔比的計算方法,并分析了樁間距、填土高度、土工格柵抗拉剛度、地基剛度對樁荷載分擔比的影響。 4、根據(jù)高速鐵路路堤設計荷載,建立了樁網復合結構地基沉降計算模型。通過假定樁土界面摩阻力與相對位移為彈塑性關系;樁極限側摩阻力與樁側壓力成線性關系;樁端土符合Winkier地基模型,同時結合樁土相互作用機理,建立了協(xié)同作用基本微分方程,進而得到了樁網復合結構樁、樁間土沉降解析解。并通過實例進行了驗證?! ?、通過樁網復合結構地基沉降的理論計算和數(shù)值計算,分析了樁網復合結構設計參數(shù)對地基沉降的影響,并提出了建議。 最后,關于進一步研究工作的方向進行了簡要的討論?! ?
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