列车移动荷载作用下地基的动应力及饱和软粘土特性研究

论文摘要

我国东南沿海地区是经济最发达的区域,也是深厚饱和软粘土地基广泛分布的区域。“九五”期间该区域内建成了许多重要的交通基础设施,在有力地支持经济建设快速发展的同时,也出现了突出的技术问题:交通设施的长期运行引起了可观的地基附加沉降。这个问题的解决可以为现有交通设施的安全运行和今后重大交通基础设施建设提供重要的技术支撑,具有重大的理论和现实意义。列车引起地基动应力的分析,以及在这种动应力作用下饱和软粘土动力特性的研究恰恰是预测地基长期附加沉降的基础。 本文在国内外对列车振动和循环荷载作用下土体动力特性的研究基础上,在理论分析和室内试验两方面进行了如下研究工作: （1） 推导了弹性半空间-Timoshenko梁在移动荷载作用下的位移和地基表面反力解答,研究了荷载的临界速度,并比较了弹性半空间-Timoshenko梁和弹性半空间-Euler-Bernoulli梁,发现对实际工程Euler-Bernoulli梁可以满足计算精度,从而为采用弹性半空间-Euler-Bernoulli梁分析列车振动提供了理论基础。 （2） 对列车振动进行现场测试,分析了列车振动的特征,利用实测数据对本文建立的理论模型的合理性进行了验证。 （3） 采用移动荷载作用下弹性地基-Euler-Bernoulli梁模型,对列车移动荷载引起的地基内部动应力进行分析。研究了应力的空间分布特征,时间变化特征,应力路径变化和主应力轴旋转。发现列车移动荷载引起的动应力是一种低幅非对称循环应力,以一定的偏移应力为基准循环变化。主应力轴发生连续旋转,土单元应力状态周期地由单剪模式变化到三轴剪切模式再回到单剪模式。 （4） 分析了列车车速、路堤刚度、地基剪切模量对应力的影响。发现列车车速

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.1.1 选题依据
• 1.1.2 课题的研究目的和意义
• 1.2 地基振动的基本理论
• 1.2.1 地基振动的产生与传播
• 1.2.2 地基振动的环境影响
• 1.2.3 地基振动的现场测试
• 1.3 列车移动荷载引起振动的分析方法
• 1.3.1 解析法
• 1.3.2 数值方法
• 1.4 列车移动荷载引起振动的现场测试
• 1.5 循环荷载作用下饱和软粘土动力特性
• 1.6 论文的主要研究工作及组织结构
• 参考文献
• 第二章 移动荷载作用下的地基—梁模型及求解
• 2.1 前言
• 2.2 Winkler地基—Euler—Bernoulli梁模型
• 2.2.1 控制方程
• 2.2.2 弹性地基上的静力解
• 2.2.3 弹性地基上的动力解
• 2.2.4 粘弹性地基上的动力解
• 2.3 Winkler地基—Timoshenko梁模型
• 2.3.1 控制方程
• 2.3.2 弹性地基上的静力解
• 2.3.3 （粘）弹性地基上的动力解
• 2.4 弹性半空间—Timoshenko梁模型及其求解
• 2.4.1 弹性半空间—Timoshenko梁相互作用的等效刚度
• 2.4.2 梁的稳态位移和地基表面反力
• 2.4.3 Timoshenko梁—弹性半空间系统的弥散特性及临界速度
• 2.4.4 弹性半空间T梁与弹性半空间E-B梁的比较
• 2.4.5 不同速度时的T梁位移波形
• 2.5 列车荷载作用下的轨道结构位移和地基表面反力
• 2.6 本章小结
• 参考文献
• 第三章 列车振动的现场测试及模型计算
• 3.1 前言
• 3.2 瑞典Ledsgard X2000高速列车振动测试
• 3.2.1 试验列车的荷载和几何参数
• 3.2.2 测试仪器及测点布置
• 3.2.3 测试结果和分析
• 3.3 UT斯达康通讯有限公司杭州生产研发中心环境振动测试
• 3.3.1 测试仪器
• 3.3.2 测点、测线布置
• 3.3.3 测试结果和分析
• 3.3.4 振动的评价
• 3.4 列车产生路堤振动的模型计算与实测结果的比较
• 3.5 本章小结
• 参考文献
• 第四章 移动荷载作用下的半空间响应
• 4.1 前言
• 4.2 移动集中荷载作用下的半空间响应
• 4.2.1 基本公式及求解
• 4.2.2 数值计算结果
• 4.2.3 应力公式
• 4.3 列车移动荷载作用下的半空间响应
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 列车移动荷载引起的地基动应力
• 5.1 前言
• 5.2 应力的空间分布特征
• 5.3 应力的时间变化规律
• 5.3.1 单个轮轴移动荷载
• 5.3.2 列车移动荷载
• 5.4 土单元的应力状态及应力路径
• 5.4.1 单个轮轴移动荷载
• 5.4.2 列车移动荷载
• 5.5 应力的影响因素分析
• 5.5.1 列车车速
• 5.5.2 路堤刚度
• 5.5.3 地基剪切模量
• 5.6 本章小结
• 参考文献
• 第六章 列车移动荷载作用下饱和软粘土动力特性初步试验研究
• 6.1 前言
• 6.2 循环荷载作用下饱和软粘土的动力特性试验
• 6.2.1 浙江大学岩土工程研究所已有试验成果
• 6.2.2 试验设计
• 6.2.3 试验仪器
• 6.2.4 试验土样
• 6.3 试验结果
• 6.3.1 单向激振动三轴试验
• 6.3.2 双向激振动三轴试验
• 6.4 列车移动荷载引起的地基长期附加沉降机理初步分析
• 6.5 本章小结
• 参考文献
• 第七章 结论与进一步研究的建议
• 7.1 主要结论
• 7.2 进一步研究的建议
• 致谢
• 附录：作者简历及发表论文