京津高速鐵路軟土路基工后沉降的控制

碩士論文

摘 要
近幾年來，軟土地基的沉降控制技術(shù)歷來是巖土工程最重要的研究課題。隨著樁板基礎(chǔ)廣泛應(yīng)用于高速鐵路軟土地基的處理中，樁板之間新的構(gòu)造形式在工程實踐中取得了進(jìn)一步發(fā)展。樁板新的構(gòu)造形式主要特點是調(diào)整樁、土分擔(dān)荷載，充分發(fā)揮路堤土的承擔(dān)能力，試圖使地基土先承擔(dān)荷載。同時加快樁間土的固結(jié)進(jìn)程，使樁和土的相對位移加大，提高了樁間土的受力水平，這樣可以使樁的數(shù)目得以減少。總之，這些新的構(gòu)造形式既能滿足承載力和功能要求，又具有很大經(jīng)濟(jì)效益，在實際工程中有廣闊的應(yīng)用前景。
目前，由于人們對于這些新的構(gòu)造形式在外荷載作用下樁土相互作用的機(jī)理還沒有形成一套成熟的廣泛使用的理論體系，因此在設(shè)計、施工中大都是依據(jù)已有的工程實踐經(jīng)驗。由于各地的地質(zhì)環(huán)境的差異，少數(shù)地區(qū)的工程實踐經(jīng)驗并不能應(yīng)用到大多數(shù)地區(qū)的工程實踐中。因此，對于這些新的構(gòu)造形式的樁土之間相互作用的機(jī)理的研究是目前科研工作者的首要任務(wù)。
同時考慮土的固結(jié)的作用，驗證采用堆載預(yù)壓法對控制京津高速鐵路軟土地基沉降的可行性。
本文利用通用有限元軟件ABAQUS進(jìn)行模擬，研究豎向外荷載作用下樁、土、板之間的相互作用。首先針對現(xiàn)場實際情況進(jìn)行了有限元模擬，通過相同樁距、樁長、樁數(shù)的條件下，對兩種構(gòu)造形式的樁板結(jié)構(gòu)分析比較了在相同荷載作用下樁、土、板相互作用的性狀。此外，本文還依據(jù)有限元的計算結(jié)果對工程的設(shè)計、施工提出了相關(guān)的建議。

關(guān)鍵詞： 樁板結(jié)構(gòu) 相互作用 軟土地基 豎向荷載

目錄
1 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 路基工后沉降的定義和組成 3
1.3 地基沉降與固結(jié)理論研究的發(fā)展和現(xiàn)狀 5
1.4 鐵路路基沉降控制研究發(fā)展和現(xiàn)狀 6
1.5 本文的研究內(nèi)容及方法 7
2 非線性有限元理論分析和ABAQUS軟件簡介 8
2.1 有限元的基本思想 8
2.2 有限元法在巖土中的應(yīng)用 8
2.3 土的本構(gòu)關(guān)系 9
2.3.1 基本彈塑性模型理論 10
2.4 Dtrucker-Prager模型基本理論 16
2.4.1 D-P 屈服模型彈塑性矩陣[Dep] 的推導(dǎo) 17
2.4.2 彈塑性問題的增量方*** 19
2.4.3 彈塑性狀態(tài)的確定 19
2.5 ABAQUS有限元分析軟件介紹 20
2.5.1 綜述 20
2.5.2 ABAQUS模擬計算的基本步驟 20
3 京津高速鐵路城際軌道交通工***概況 22
3.1 京津城際軌道交通工***概況 22
3.2 工***地質(zhì)和水文地質(zhì)條件 22
3.3 設(shè)計概況 23
4 有限元軟件對無碴軌道軟土路基的仿真分析 26
4.1 路基模型的建立 26
4.2 板-樁-土不同構(gòu)造形式下的相互作用研究 27
4.2.1 常規(guī)樁基礎(chǔ)和樁板結(jié)構(gòu)樁基的概述 27
4.3 ABAQUS模型的建立 28
4.3.1 樁板結(jié)構(gòu)模型概況 28
4.3.2 常規(guī)樁基的模型概況 31
4.3.3 有限元計算結(jié)果及分析 32
5 堆載預(yù)壓法控制京津高速鐵路工后沉降的可行性分析 42
5.1 堆載預(yù)壓法原理 42
5.2 堆載預(yù)壓法控制高速鐵路路基工后沉降 43
5.2.1 堆載預(yù)壓法在京津高速鐵路中的應(yīng)用 43
5.2.2 堆載預(yù)壓法的數(shù)值模擬 43
6 結(jié)論與建議 50
6.1 主要結(jié)論 50
6.2 建議 51
致謝 52
攻讀碩士學(xué)位期間公開發(fā)表的學(xué)術(shù)論文 53
參考文獻(xiàn)