莫-喀高速铁路桩板结构路基冻融仿真研究

摘要

季冻区高速铁路工程突显出的路基冻胀及收缩开裂问题，严重影响了高铁运营的舒适性与安全性。现有桩板结构路基已被广泛应用于非冻土区并成功解决了高铁路基的沉降变形问题，但在季节性冻土区中的地基处理鲜有应用。莫-喀高铁沿线路基属于季节性冻土区域，设计最高时速为400公里/时，采用桩板结构路基控制冻胀变形。季冻区高铁路基冻融变形受温度场、水分场及应力场共同作用影响，论文基于冻土路基水-热-力控制方程，通过COMSOL Multiphysics数值软件建立二维桩板结构路基冻融循环仿真模型，研究季冻区土体冻胀融沉特性对高速铁路桩板结构路基受力变形及长期服役性能方面的影响，为以后季冻土区高速铁路路基设计施工及病害防治提供理论依据。通过研究分析，得到以下几点主要结论和认识： （1）温度梯度是引发季节性冻土水分迁移的主要因素，且季节性冻土中温度场与水分场相互影响明显，表现为强耦合作用，而应力场与温度场、水分场表现为弱耦合作用； （2）路堤修筑会引起的地温的重新分布，在5年内地温能够达到新的稳定状态。大气温度在冻深范围内周期性影响地温分布，其他位置地温保持稳定状态； （3）路基内的含水量随冻融次数增加会产生一定积累，因此需加强季节性冻土区的高铁路基排水措施；当季节性冻土区路堤高度足够大时，路基顶部水分迁移作用微弱，冻胀变形较小； （4）板结构路基能够有效的减小冻融循环作用后整体路基结构的冻胀变形及线路横向不均匀变形问题。通过校核轨道扣件最大调低量及混凝土材料的容许应变，进行桩板结构路基承台板厚度的合理设计。

目录

第一个书签之前