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基础冲刷对铁路桥梁服役安全性能的影响研究
| 论文题名： | 基础冲刷对铁路桥梁服役安全性能的影响研究 |
| 关键词： | 桩土作用;等效刚度;车桥共振;基础冲刷;铁路桥梁 |
| 摘要： | 随着我国铁路系统的飞速发展，大量跨河跨江铁路桥梁相继兴建。河流中由于桥墩的存在，减小了过水面积，改变了周围水流条件，必然会对桥墩基础产生强烈的冲刷，严重者会导致基础被淘空，下部结构承载力降低，当洪水来袭时大大增加了桥梁倒塌破坏的概率。同时冲刷使基础埋深减少，降低了桥梁的整体刚度，影响了桥梁的动力性能，当列车过桥时容易引发共振破坏。为此，研究冲刷作用下铁路桥梁的服役性能具有十分重要的意义。 在分析桩土相互作用时，为方便计算，往往采取m法等线性分析方法，未考虑桩土间的非线性特征，且对冲刷作用下桥梁的动力性能研究甚少。本文系统总结了冲刷深度的计算方法，考虑土体的非线性，基于p-y曲线法分析桩土相互作用，进行了冲刷作用下桥梁的静力分析及动力特性分析，主要工作内容和结论如下: (1)分析各类冲刷机理，总结国内外冲刷公式，并选取主要公式对工程实例进行冲刷计算。计算结果表明，国内公式考虑因素更为全面，所得结果偏安全。 (2)应用m法和p-y曲线法计算群桩刚度，分别建立承台底等效刚度（无桩）模型和桩基-土弹簧（有桩）模型，其中p-y曲线法考虑了桩土作用的非线性特征，所建立的有桩模型更能反映桩土间的实际情况。 (3)以第二松花江特大桥的为工程背景，建立桥梁有限元模型，对比冲刷前后结构关键部位在荷载作用下的内力和位移变化。分析结果表明，虽然冲刷使桩基内力显著增加，但由于其基数较小，远小于桩身承载力，不构成安全威胁。 (4)考虑桥墩整体冲刷与不均匀冲刷，对桥梁进行模态分析，在相同冲刷条件下，无桩模型比有桩模型的横向频率大得多，因此，偏安全考虑，建议采用桩基-土弹簧的有桩模型。同时通过ABAQUS建立CRH2车辆模型，求解各模态下的自振频率，并与桥梁横向自振频率进行比较。其中求得车桥共振频率区间为0.947Hz～1.264Hz，当冲刷深度为5m～10m时，桥梁横向自振频率明显降低，在不同墩高情况下，绝大多数桥梁进入共振频率区间，导致车桥横向共振，影响行车安全。 |
| 作者： | 袁茂林 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 张楠 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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