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京沪高速铁路桩筏整体结构工作性状与设计方法研究
| 论文题名： | 京沪高速铁路桩筏整体结构工作性状与设计方法研究 |
| 关键词： | 高速铁路;软土地基;桩筏整体结构;静力有限元分析;沉降测试;内力简化计算;概率极限状态法 |
| 摘要： | 基于桩筏基础在建筑工程中的成功应用经验，桩筏整体结构首次用于处理高速铁路深厚第四系软土地基，主要目的在于增强路基结构的整体性和长期稳定性，控制其总体沉降变形和不均匀沉降，从而达到上部轨道结构的稳固和高速行车要求。然而高速铁路下桩筏整体结构路基的理论研究甚少，对其工作性状和设计方法等方面的资料比较匮乏。因此针对桩筏整体结构的筏板、桩以及地基土三者之间的相互作用；应用桩筏整体结构控制沉降的效果；在设计过程中桩筏整体结构的内力简化分析模型；先进、安全、经济的桩筏整体结构设计方法等方面问题的探讨和研究十分有意义。 以京沪高速铁路为背景，针对高速铁路上部结构荷载特点，考虑筏板-桩-土的相互作用，对桩筏整体结构进行ABAQUS静力有限元建模，分析各部件的工作性状。结果表明桩筏整体结构很大程度上提高了加固区的变形模量和综合刚度；筏板起到了均化内力的作用，受力上应当看作双向板；桩受压、弯、剪综合作用。 通过现场长期沉降测试分析，结合有限元实体分析，再进行系统的理论计算，对总沉降、分层沉降、侧向变形、工后沉降等高速铁路路基关键问题进行深入探讨。结果显示桩筏整体结构控制路基沉降效果明显；提出了适用于高速铁路桩筏整体结构总沉降计算的e-P曲线法和Es法，并建议相应的沉降修正系数；建议中等压缩性土按不同阶段“沉降完成比例”求解工后沉降。 结构内力、变形理论分析和现场测试表明实际应用的桩筏整体结构存在些许浪费，因此采用混凝土结构已成熟的概率极限状态法的简化计算公式对其进行优化设计。设计时各个作用效应通过SAP2000有限元简化模型进行计算，提出了筏板设计时各种作用效应计算的一维连续梁法；桩设计时各种作用效应计算的二维等代框架梁法；三维框架法更能体现桩筏结构的空间性能，建议结合ABAQUS实体单元模型对桩筏整体结构进行工作性状分析。 针对高速铁路荷载特点，分别对预压期间和运营期间的各种工况组合进行荷载效应计算，由结构各部件以及整体的承载能力极限状态和正常使用极限状态结合进行系统设计，结果表明采用概率极限状态法设计在明确了各个构件可靠度物理意义的基础上，让设计结果更加经济合理。 综上对桩筏整体结构工作性状、使用性能、计算理论、设计方法等的探讨，为今后的推广应用、理论研究和实用设计提供参考。 |
| 作者： | 程马遥 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 苏谦 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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