郑西客运专线埋入式连续桩板结构数值分析与现场试验研究

摘要

我国高速铁路建设方兴未艾，由于高速、安全、平顺、舒适的高标准要求，线路结构的沉降控制是事关高速铁路建设成败的重大技术问题。作为轨下基础的路基，其沉降控制对实现列车平顺、舒适运行，保证路基稳定，起着关键作用。目前，路基工程迫切需要解决的问题是严格控制路基工后沉降，常规地基处理的方法难以满足路基工后沉降的要求。针对郑西客运专线深厚湿陷性黄土，引入了埋入式连续桩板结构，但埋入式连续桩板结构的设计理论并不成熟，有关其使用性能、受力特性的研究比较缺乏。本文通过数值分析和现场试验对埋入式连续桩板结构进行研究。 一、收集国内外资料，分析了埋入式连续桩板结构路基的温度场理论，得到了级配碎石的导数系数介于0．4W/(m·K)与0．7W/(m·K)之间，承台板季节温度荷载为8．7℃。对级配碎石导热系数进行了室内试验研究，分析了不同密度、不同含水量、不同粒径及标准级配下级配碎石的导热性能。级配碎石导热系数随着密度增加而增大。当级配碎石的含水量在9％内变化时，含水量对其导热性能影响较小。相比碎石粒径增大或减小时，标准级配情况下的级配碎石导热系数最大。 二、采用有限元软件，建立了埋入式连续桩板结构的平面分析模型，并分析了其内力及变形特性。分析表明：在上部荷载和温度荷载作用下，埋入式连续桩板结构的最大桩顶剪力和竖向力、最大桩顶水平位移均在结构端部；桩基较大横向变形的范围大约在桩顶下8米的范围内，桩基较大弯矩和剪力在桩顶下10米范围内。 三、结合郑西埋入式连续桩板结构试验工点，对承台板应力应变变化规律、承台板位移变化规律、承台板与路基接触应力和承台板与级配碎石接触应力情况、承台板和桩基温度分布规律、桩基钢筋应力分布规律等进行测试研究。并与数值计算的结果进行比较，两者得出的内力与变形特性比较吻合。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究的背景与意义

1.2超长结构温度特性及研究现状

1.2.1温度作用的效应

1.2.2超长结构温度场研究现状

1.2.3超长结构温度应力控制措施

1.3本文的研究内容

第2章温度场理论分析

2.1多孔介质温度场

2.2温度场导热模式

2.3边界温度分析

2.3.1地表温度分析

2.3.2地层深处温度分析

2.4温度场分析

2.4.1级配碎石温度场分析

2.4.2混凝土温度场分析

2.4.3湿陷性黄土温度场分析

2.5本章小结

第3章级配碎石导热系数室内试验研究

3.1概述

3.2试验分析

3.2.1试验设备

3.2.2试验方法

3.2.3试验结果及结论

3.3本章小结

第4章埋入式连续桩板结构有限元分析

4.1概述

4.2计算模型

4.3计算荷载

4.3.1桩板结构恒载

4.3.2 ZK荷载

4.3.3温度荷载

4.3.4摩擦力作用

4.4计算结果与分析

4.4.1埋入式连续桩板结构常规计算分析

4.4.2各荷载组合作用下埋入式连续桩板结构数值分析

4.5本章小结

第5章埋入式连续桩板结构现场试验研究

5.1概述

5.2试验概况

5.2.1试验段选取

5.2.2试验内容

5.2.3试验仪器简介

5.3试验数据整理与分析

5.3.1承台板主筋应力测试

5.3.2承台板混凝土应变测试

5.3.3承台板接触应力测试

5.3.4承台板变形测试

5.3.5桩板结构路基温度测试

5.3.6承台板纵向位移测试

5.3.7桩体测试结果及处理

5.4.本章小结

第6章结论与展望

6.1主要结论

6.2研究展望

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