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歷來是巖土工程最重要的研究課題。隨著樁板基礎廣泛應用于高速鐵路軟土地基的處理中，樁板之間新的構造形式在工程實踐中取得了進一步發(fā)展。樁板新的構造形式主要特點是調整樁、土分擔荷載，充分發(fā)揮路堤土的承擔能力，試圖使地基土先承擔荷載。同時加快樁間土的固結進程，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，這些新的構造形式既能滿足承載力和功能要求，又具有很大經濟效益，在實際工程中有廣闊的應用前景。
目前，由于人們對于這些新的構造形式在外荷載作用下樁土相互作用的機理還沒有形成一套成熟的廣泛使用的理論體系，因此在設計、施工中大都是依據已有的工程實踐經驗。由于各地的地質環(huán)境的差異，少數(shù)地區(qū)的工程實踐經驗并不能應用到大多數(shù)地區(qū)的工程實踐中。因此，對于這些新的構造形式的樁土之間相互作用的機理的研究是目前科研工作者的首要任務。
同時考慮土的固結的作用，驗證采用堆載預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，對兩種構造形式的樁板結構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，本文還依據有限元的計算結果對工程的設計、施工提出了相關的建議。

關鍵詞： 樁板結構 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用 8
2.3 土的本構關系 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 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***地質和水文地質條件 22
3.3 設計概況 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-土不同構造形式下的相互作用研究 27
4.2.1 常規(guī)樁基礎和樁板結構樁基的概述 27
4.3 ABAQUS模型的建立 28
4.3.1 樁板結構模型概況 28
4.3.2 常規(guī)樁基的模型概況 31
4.3.3 有限元計算結果及分析 32
5 堆載預壓法控制京津高速鐵路工后沉降的可行性分析 42
5.1 堆載預壓法原理 42
5.2 堆載預壓法控制高速鐵路路基工后沉降 43
5.2.1 堆載預壓法在京津高速鐵路中的應用 43
5.2.2 堆載預壓法的數(shù)值模擬 43
6 結論與建議 50
6.1 主要結論 50
6.2 建議 51
致謝 52
攻讀碩士學位期間公開發(fā)表的學術論文 53
參考文獻