下穿道路对高铁桥梁结构的影响研究

摘要

随着城市圈与交通网的不断扩展，城市道路和高速铁路的交叉日渐增加。我国高速铁路中，大部分以桥梁作为承载形式，因此，城市道路下穿既有高铁桥梁工程，将成为一种常态。而无论采用何种设计方案，城市道路的施工都会对既有高铁桥梁产生一定的影响。本文结合高速铁路上常见的简支梁桥，以两条城市道路分别下穿京沪高铁工程为研究背景，探讨了高铁桥梁在下穿工程施工过程中的变形控制标准，分析了下穿道路对既有高铁桥梁结构的影响，为今后类似的下穿工程的影响性分析提供了借鉴与参考。主要研究内容和结论如下： 1．通过查阅相关规范，探讨了高铁桥梁在下穿工程施工过程中的变形控制标准，确定了高铁桥梁墩台水平位移及沉降1mm的监控限值。 2．利用Abaqus对蚌埠市中环线下穿段建立了有限元计算模型，分三个阶段进行了影响性分析研究。发现各个阶段的计算结果均在1mm的位移监控限值以内，说明了该下穿工程的设计方案是安全可靠的。 3．利用Midas GTS NX对怀远县世纪大道下穿段建立了有限元计算模型，分九个施工阶段进行了影响性分析研究。通过对比三种工况：未采用维护措施、采用桥墩围土注浆加固方案，采用桥墩维护钢板桩方案，对既有高铁桥梁的影响，发现采用桥墩维护钢板桩方案对既有高铁桥梁的维护效果最好，并且施工难度更低、经济性更好。因此，采用桥墩维护钢板桩方案作为此下穿工程的施工方案。 4．Abaqus、MidasGTS NX在下穿工程中的应用都有各自的优缺点，对于今后下穿工程的影响性分析研究，应根据实际情况选择合适的有限元分析软件。

目录

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 研究目的及理论意义

1.3 我国高铁桥梁变形控制标准

1.4 国内外研究现状

1.4.1 国内研究现状

1.4.2 国外研究现状

1.4.3 主要存在的问题

1.5 主要研究内容

1.6 本章小结

第2章 项目背景和有限元模拟方法

2.1 项目背景

2.1.1 京沪高铁淮河特大桥工程概况

2.1.2 蚌埠市中环线下穿段工程概况

2.1.3 怀远县世纪大道下穿段工程概况

2.2 有限元模拟方法

2.2.1 土体本构模型的选取及介绍

2.2.2 初始地应力的平衡问题

2.2.3 桩-土及梁-墩之间的接触问题

2.3 基本假定

2.4 本章小结

第3章 蚌埠市中环线下穿段影响性分析研究

3.1 有限元软件介绍

3.2 建立有限元模型

3.2.1 计算参数的选取

3.2.2 计算模型的建立

3.3 蚌埠市中环线下穿段影响性分析

3.3.1 道路下部结构施工阶段影响性分析

3.3.2 道路上部结构施工阶段影响性分析

3.3.3 道路运营阶段影响性分析

3.3.4 影响性分析计算结果小结

3.4 本章小结

第4章 怀远县世纪大道下穿段影响性分析研究

4.1 有限元软件介绍

4.2 建立有限元模型

4.2.1 计算参数的选取

4.2.2 计算模型的建立

4.3 怀远县世纪大道下穿段影响性分析

4.3.1 未采用维护措施时影响性分析

4.3.2 采用桥墩围土注浆加固方案时影响性分析

4.3.3 采用桥墩维护钢板桩时影响性分析

4.3.4 三种工况对比分析

4.4 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢