桩网结构路基在邻近加载作用下的水平变形规律

来源 :同济大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lovegoodone
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
截至2017年底,我国高速铁路运营里程已突破2.5万公里;到2025年,将进一步扩大至3.8万公里。随着高速铁路运营里程的快速增长,保障高速铁路安全至关重要。在我国高速铁路网密集分布的东部沿海地区多分布有工程性质差的软土,目前大多采用桩网结构作为高速铁路工程中的软土地基加固方式,其抵抗水平向变形的能力弱于桩基础。随着城市的不断发展,既有穿城高速铁路周边的工程活动不可避免。工程活动会带来邻近加载,产生地基附加应力,使得桩网结构路基发生变形,进而危害列车运营安全。目前对于邻近加载引起桩网结构路基的水平向变形的影响规律及其影响因素的研究甚少。本文通过离心模型试验方法和图像化处理,对邻近加载工程对既有线桩网结构路基的水平影响展开研究,明确邻近加载对既有铁路桩网结构的造成的水平变形特性,阐述桩网结构体系内水平变形的变化规律与典型模式,分析桩网结构路基水平变形的影响因素及规律。主要研究内容和结论如下:
  (1)根据相似理论与太沙基固结理论进行了试验设计与模型制作,针对邻近加载引起的桩网结构路基水平变形进行了10组离心模型试验,获取了不同邻近加载工况下桩网结构路基的变形情况。在邻近加载作用下,桩网结构路基整体产生背离加载向的水平变形;同一加载工况中,各排桩水平变形趋势一致,量值随邻近加载距离增大以及深度增大而减小,水平变形差异主要位于上中段桩体;前排桩基可有效阻拦邻近加载产生的水平土压力与位移在地基中的发展。
  (2)对离心模型试验获得的结果进行数据提取与加载工况的影响因素分析,总结了桩网结构路基水平变形的影响因素及规律:在加载距离较近、加载量较大、加载宽度较宽时,桩网结构路基的水平变形量更大。路基桩体距离加载位置越近,加载工况的变量变化对其水平变形的影响越大,且桩体上部2/3更加显著。在邻近荷载由40kPa增加至120kPa的过程中,水平位移基本呈线性增加,而在邻近荷载由120kPa增加至160kPa的过程中,荷载超过地基极限承载力,加载处发生明显的剪切破坏,加载位置沉降骤然增大,进而使水平变形骤然增大。加载宽度对桩基水平变形的影响相对较小。
  (3)选取一组工况,对桩网结构路基水平变形的典型模式及随时间变化的规律进行分析。在加载后的不同时间,同一水平位置上不同深度的水平变形趋势基本保持一致。可根据距加载位置距离的远近,将不同水平位置上的水平变形分布形式划分为“弓形”、“过渡型”和“悬臂梁形”。坡脚外2m土体呈较为明显的“弓形”分布形式,1#桩呈“过渡型”的水平变形分布形式,距离加载位置相对较远的2-5#桩,呈“悬臂梁形”的水平变形分布形式。加载处沉降在加载后前60天内发展较快,至加载后330天后时已基本完成。对比试验观测到的沉降数据与根据规范计算最终地基变形量,验证试验结果的可靠性。施加邻近加载后,可假定加载后750天时的水平变形即为邻近加载对既有路基产生的最终影响。邻近加载施加后,水平位移同样在加载后前30天发展较快,加载后150天-270天间为一逐渐增加的平缓期,加载360天后,即可认为邻近加载对桩网结构路基的影响即几乎完成。对比变形的发展趋势,还可发现相比较于加载位置中心处地表沉降发展趋势而言,桩顶处水平变形的发展趋势更为平缓。
  (4)设计Matlab应用于离心试验结果图像的二次处理方法,将离心试验所得图像处理得到整体位移云图,呈现整个土体位移场的变化。根据所得的位移云图,可知在不同加载时间及不同加载工况条件下,桩土间相对位移均主要体现在桩网结构路基中距离加载位置最近的1#、2#桩,对于距离加载位置较远的后排桩,桩土间相对水平位移趋于不明显;在观测断面上,桩体与桩间土的水平位移存在连续一致性。随着土体深度的增加,同一深度下的水平位移减小,水平位移沿水平方向的变化趋于平缓,桩土间相对位移现象也趋于不显著。
其他文献
随着我国城市化进程的逐步加快,城市内拥堵情况日趋严重,而城市轨道交通作为解决大城市交通拥堵的有效手段,在我国各大城市迎来了轨道交通建设的黄金发展期。伴随着城市轨道交通的快速发展和新线地不断接入,城市轨道交通线路的客流规律和特点更加复杂,既有的运输组织理论、简单的高、平峰运输组织形式已不能满足日益高涨的运输需求,有必要结合具体问题进行思考和探索。本文基于苏州轨道交通1号线开通以来运输组织中所存在的主
高速铁路旅客列车开行方案的质量直接决定着提供的运输服务的质量水平及运输企业的经济效益问题。列车开行方案的优化问题是一个涉及因素众多、求解十分复杂的问题,其中“按流开车”是最基本的一个原则。本文以南昌铁路局管辖的高速铁路昌福线为例,基于客票与运行图数据,对列车开行方案的优化进行了研究。  首先在总结国内外客流与列车开行方案问题研究方法与思路的基础之上,分析了列车开行方案与客流之间相互影响的关系、列车
学位
黄土地区的大断面小净距地铁隧道施工具有风险高、难度大,施工变形控制困难的特点。为降低黄土地区地铁隧道的施工风险,提高施工扰动变形的控制能力,确保施工安全,依托在建的西安地铁四号线雁南四路站~大唐芙蓉园站区间隧道工程,对饱水黄土地区浅埋大断面小净距隧道降水和施工开挖影响进行了分析和研究,主要进行的工作和取得的研究成果如下:  (1)针对在建的西安地铁四号线雁南四路站~大唐芙蓉园站区间隧道工程的施工特
学位
近年来,城市轨道交通的发展为人们的出行带来了快捷和便利,轨道线网的通达、客流分布的复杂化,给城市轨道交通的运输能力提出了更高的要求。然而,城市轨道交通产生的问题也不能忽视,客流拥堵、运营安全是不可避免的话题,踩踏事件在我国也频繁发生,为保证乘客安全、舒适的乘坐轨道交通,近几年众多专家学者开展了关于客流评价和客流预警的研究。本文以评价客流状态、完善预警体系为出发点,以城市轨道交通车站为研究对象,评价
学位
随着我国城市轨道交通的网络化发展,客流出行需求急剧增长,如何应对常态化大客流给车站带来极大的冲击已经成为轨道交通运营管理中亟待解决的重大问题。网络客流出行需求与轨道交通车站运输服务供给之间存在的矛盾,究其原因,主要是由于在车站规划设计和运营阶段缺乏有效的客流承载能力评估手段,造成车站设计与设施设备配置不合理、运营组织措施不到位,进而引发乘客滞留、客流拥堵,甚至上升为公共安全事件。根据客流需求特点和
由于城市中建筑物密布,在城市地铁隧道修建中,下穿建筑物往往难以避免。随着我国城市地铁的快速发展,这类下穿工程案例将愈发常见。目前针对盾构隧道下穿建筑物工程的研究主要关注被下穿建筑物的变形特性与受力特性,对盾构隧道的受力特性研究尚不充分。隧道、土体、基础间存在变形协调相互作用,不同的地层条件与设计参数下,盾构隧道外部土压力的分布将有所不同。因此,本文通过地层损失反映隧道、土体、基础间的相互作用,引入
学位
近年来,城市轨道交通在我国迅猛发展,城市交通拥堵一定程度得到了缓解。为做好城市轨道交通运输组织,各运营单位均需要充分研究并制定相对合理的运营方案,行车组织是运营方案制定的关键内容,而列车运行图又是行车组织的基础,列车运行图的编制及优化关系到运营方案的整体质量。城市轨道交通往往需要经历新线开通、客流增长、运能提升几个阶段,不同阶段对于列车运行图的编制侧重点不一样,通过对城市轨道交通列车运行图进行需求
随着城市轨道交通网络化进程的不断加快,轨道交通线路不断增加的同时,客流量呈现出几何倍数的增长,线路之间的关联性越来越强,越来越强调线网的整体性,传统的单站客流组织方法已经不能满足日益增长的客流需求,如何针对网络化大客流进行客流协同组织变成了摆在运营企业面前的一个新课题。于是,面向城市轨道交通网络的客流组织协同方法应运而生。  本文首先基于昆明轨道交通客流实际情况,从时间和空间两个角度分别对网络客流
过去三十年来,我国高速公路发展迅速,作为我国公路网的主骨架,高速公路凭借其通行能力大、速度快等突出优势,在我国的社会与经济发展中发挥了重要的支撑作用。高速公路的迅速发展也伴随着债务增加等突出问题,高速公路的发展面临困境,有必要对高速公路的社会影响进行评价。本文对高速公路的社会影响评价的概念和内涵进行分析,通过梳理国内外高速公路发展现状以及特征和文献研究,采用多元统计分析的方法,建立高速公路社会影响
学位
随着社会经济的快速发展和城区机动车数量的飞速增长,交通供需矛盾越发突出,特别是在交通规划和组织设计当中的用地密度高、容积率高、路网构建不合理以及居民出行量分布过于密集等问题,逐渐发展成为较为严重的道路资源供给结构性矛盾和周期性、时段性、不均衡性的拥堵问题。  本文试以温州市温瑞大道为研究对象,主要针对城市道路(温瑞大道)早晚高峰单向拥堵问题,依据实地交通调查数据,分析三线城市道路潮汐交通特点,设计
学位