桩基础悬臂式新型支挡结构受力机理与设计计算

摘要

由于受到地形及工程造价等方面的限制，越来越多的填方高度较高且需要直立收坡的路基工程出现在我国的铁路建设中，而传统的铁路路基支挡结构已无法满足其边坡稳定性及结构变形的需求，因此亟需提出一种能够应用于此种特殊地形条件并满足设计年限要求的新型支挡结构。桩基础悬臂式新型支挡结构综合了悬臂式挡土墙与双排桩基托梁两种支挡结构的特点，其不仅能满足高填方路基对变形的要求，而且能起到直立收坡、减少填方土体的作用。由于该结构第一次运用于铁路工程实践中，其受力机理及变形特性尚不明确，因此研究桩基础悬臂式新型支挡结构的受力特性与设计计算是一项十分紧迫的任务。
　　首先，以兰渝线合川车站桩基础悬臂式新型支挡结构试验工地为依托，充分调研国内外高填方地段路基支挡结构研究现状，参照悬臂式挡土墙及双排桩基托梁结构的设计计算理论，将桩基础悬臂式新型支挡结构分解成悬臂板及桩基托梁两个部分分别进行计算，提出了适用于高填方地段的桩基础悬臂式新型支挡结构的计算理论。
　　其次，基于非线性有限元分析软件ABAQUS，建立结构三维空间有限元模型，分析高填方地段下桩基础悬臂式新型支挡结构的内力分布及变形特性。采用罚接触模拟结构与填土间的桩土作用及悬臂板后的板土作用，分析桩土作用及板土作用力的分布特性，并与理论计算进行对比，验证理论计算的可靠性。此外，对结构排间距、锚固深度、踵板长度及填土体弹性模量等敏感参数进行了参数影响性分析，为今后的结构设计提供了一定的理论支持。
　　最后，基于SAP2000杆系有限元软件，对兰渝线合川车站工点桩基础悬臂式新型支挡结构进行结构设计，并针对不同工况条件，提出较为合适的结构尺寸参数。
　　综上所述，本文对桩基础悬臂式新型支挡结构的受力机理、变形特性及设计计算做出了分析与讨论，提出了该结构的计算方法，同时对结构的敏感性参数进行了对比分析，为今后该结构的应用及推广提供了参考。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 悬臂式挡土墙研究现状

1．2．2 桩基础悬臂式挡土墙研究现状

1．3 本文的主要内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

第2章 桩基础悬臂式支挡结构的受力机理

2．1 概述

2．2 桩基础悬臂式支挡结构的定义及特点

2．2．1 定义

2．2．2 特点

2．3 桩基础悬臂式支挡结构的受力机理

2．3．1 挡土墙悬臂段的计算理论

2．3．2 桩基托梁结构的计算理论

2．4 桩基础悬臂式支挡结构的计算理论

2．4．1 挡土墙悬臂段内力计算理论

2．4．2 桩基托梁结构的内力计算理论

2．5 小结

第3章 基于ABAQUS的桩基础悬臂式新型支挡结构的数值模拟分析

3．1 概述

3．2 计算方法原理

3．2．1 ABAQUS简介

3．2．2 基本分析过程

3．2．3 岩土体本构模型

3．2．4 接触问题

3．3 桩基础悬臂式支挡结构数值计算结果分析

3．3．1 计算模型的建立

3．3．2 计算结果分析

3．3．3 结构尺寸优化及参数敏感’l生分析

3．4 小结

第4章 基于SAP2000的兰渝线合川车站具体工程设计

4．1 工程概况

4．1．1 地形地貌

4．1．2 地层岩性及地质构造

4．1．3 地震动参数

4．1．4 水文地质特征

4．1．5 不良地质状况与特殊岩土

4．2 结构构造型式

4．2．1 桩基础悬臂式新型支挡结构平面布置

4．2．2 桩基础悬臂式新型支挡结构跨度布置

4．3 结构优化设计

4．3．1 SAP2000简介

4．3．2 计算模型

4．3．3 结果分析

4．4 合川车站工点支挡结构设计

4．5 小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及主要科研工作