桩—板不同连接方式沉降机理及在路基处理中的应用研究

论文摘要

作为快捷、安全、高效和优质的交通方式,高速铁路已成为许多国家旅客运输发展的共同趋势。然而,高速铁路对路基沉降特别是工后沉降也提出了更高更严格的要求。因此,本文对桩-板不同连接方式的沉降机理及其在路基中的应用进行了研究。本文所做的主要工作和研究结果如下:1.本文设计了预留净空桩基础及普通桩筏基础的群桩试验,采用给砂土染色及给桩进行标记,并连续照相的方法,深入研究了预留净空桩基础的沉降特性,并对两种基础就桩土相对滑移及桩端刺入进行了比较研究,最后给出了中桩轴力及侧摩阻力的变化情况,结论表明,预留净空桩基础,可使桩间土变形提前发生,加强桩土相互作用,减小桩土之间相对滑移,使桩、土相对于常规桩筏基础来说更趋于整体下沉。2.对京津城际轨道交通工程的前期现场测试数据进行了分析,对DK84+050断面及DK84+150断面进行了比较,并总结了两个断面的沉降-时间发展分布规律、沉降沿深度分布规律及桩、土荷载分担情况。3.采用室内三轴试验对京津城际轨道交通工程的土层参数进行了测定,采用大型通用有限元软件ABAQUS利用剑桥模型对其进行了模拟,并预测了工程投入使用20年后的沉降情况,进一步分析了两个断面的地面沉降发展情况、桩土沉降发展情况及孔压发展情况。4.在DK84+050断面模拟的基础上,研究了预留净空桩基础在路基中的应用,并与实际工程的模拟进行了对比分析,研究了地面沉降发展情况、桩土应力发展情况及孔压消散的发展。结论表明,预留净空桩基础可以有效的减小路基工后沉降。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 引言
• 1.1.2 无碴轨道的发展
• 1.2 路基工后沉降的定义和组成
• 1.3 桩顶与承台不同连接方式基础研究现状
• 1.3.1 刚性桩复合地基研究现状
• 1.3.2 桩顶预留净空复合桩基工作性状研究现状
• 1.3.3 桩顶预留净空复合桩基在路基中的应用
• 1.4 地基沉降计算与固结理论研究现状
• 1.5 主要研究内容
• 第二章 预留净空室内模型试验
• 2.1 试验概况
• 2.1.1 试验装置
• 2.1.2 加载装置
• 2.1.3 试验土样
• 2.1.4 测试内容
• 2.1.5 试验工况
• 2.2 试验结果分析
• 2.2.1 沉降特性分析
• 2.2.2 桩土相对滑移及桩端刺入
• 2.2.3 中桩轴力及侧摩阻力的变化
• 2.3 小结
• 第三章 京津城际轨道交通现场实测分析
• 3.1 工程概况
• 3.1.1 工程简介
• 3.1.2 土质情况
• 3.1.3 沉降控制工程措施
• 3.2 现场实测布置方案
• 3.3 结果分析
• 3.3.1 沉降-时间发展分布规律
• 3.3.2 沉降沿深度分布规律
• 3.3.3 沉降沿路堤宽度分布规律对比
• 3.3.4 桩、土分担荷载情况
• 3.4 小结
• 第四章 京津城际轨道交通的有限元模拟
• 4.1 有限元理论
• 4.1.1 有限单元法的发展概况
• 4.1.2 有限单元法的基本原理和基本步骤
• 4.1.3 空间8 节点等参数单元
• 4.1.4 非线性材料的本构方程及求解
• 4.2 ABAQUS有限元分析软件介绍
• 4.2.1 ABAQUS中的本构模型
• 4.2.2 ABAQUS中的接触
• 4.2.3 ABAQUS中的单元
• 4.3 室内测定土层参数
• 4.3.1 Cambridge 等向硬化模型原理
• 4.3.2 测定内容
• 4.3.3 资料整理
• 4.3.4 参数汇总
• 4.4 对京津城际轨道交通工程两个断面的有限元模拟
• 4.4.1 模型工况
• 4.4.2 计算结果及分析
• 4.5 小结
• 第五章 预留净空桩基础在路基中的应用
• 5.1 模型工况
• 5.2 试验结果分析
• 5.2.1 地面沉降对比分析
• 5.2.2 桩土应力对比分析
• 5.2.3 孔压消散对比分析
• 5.3 小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢