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原文传递新旧并排式和前后式组合桩板墙地震响应分析

论文题名：	新旧并排式和前后式组合桩板墙地震响应分析
关键词：	铁路路基;新旧组合桩板墙;地震响应;受力特性
摘要：	我国西部地区地形条件复杂多样，分布有多条活跃的地震带，由地震引发的地质灾害频发。新建中卫至兰州铁路引入兰州枢纽项目，需要在原有桩板墙结构的基础之上对路基进行拓宽处理，由此形成了新旧并排式和前后式两种组合桩板墙结构。桩板墙最初是由抗滑桩发展和演化而来，主要由锚固桩作为主要的承力构件，大多用于一般地区、地震地区的路堑和路堤支挡。本文通过理论分析、现场试验以及FLAC3D数值模拟，对上述两种组合结构在静力以及不同地震力作用下的受力变形特性进行研究。主要工作及成果如下：　　（1）通过查阅相关文献和资料，总结了近年来我国一些重大的地震灾害，归纳了部分学者对于地震研究的进展以及桩板墙结构的研究成果，整理了关于一般桩板墙结构的计算方法以及常见的地震土压力分析方法。　　（2）依托中兰铁路引入兰州枢纽的工程项目，在施工前预先埋设了土压力盒、测斜管和钢筋计等测试元器件，并按照施工进度跟踪采集相关试验数据，通过整理和分析得到了上述两种组合结构中新建桩的土压力分布规律、位移变化情况以及弯矩的分布特点，其中前后式组合桩板墙新建桩的弯矩明显小于并排式组合桩板墙新建桩的弯矩。　　（3）借助FLAC3D数值模拟软件，对新建桩修建完成后的试验过程以及后续施加的列车荷载进行了相应的数值分析，得到的数据与现场测试数据相差较小、规律相近，验证了两种模型结构建立的合理性以及分析的准确性。其中在模拟列车和轨道荷载作用下，并排式组合桩板墙既有桩和新建桩的桩顶位移分别为9.5mm和12.1mm；前后式组合桩板墙既有桩和新建桩的桩顶位移分别为7.8mm和10.5mm，也表明两种组合桩板墙结构能够很好的满足《铁路路基支挡结构设计规范（TB10025-2019）》的相关要求。　　（4）在静力分析的基础上，借助FLAC3D动力分析模块，以ElCentro地震波为基础，通过调整得到了0.1g-0.4g四种不同峰值加速度的地震波。在不同地震波的作用下，分别对新旧并排式和前后式组合桩板墙进行动力分析，得到了两种组合结构中新建桩和既有桩的土压力分布规律、峰值加速度和PGA放大比的分布特点以及位移的变化情况。其中土压力主要表现为波动变化，峰值加速度和PGA放大比均在桩顶处达到最大值，桩身位移表现出一定的倾倒趋势，且上述变化幅度均与地震等级表现出较为明显的正相关性。　　（5）在两种组合结构动力分析的基础上，选取0.2g地震加速度，建立路基帮宽以前的桩板墙结构模型进行动力分析，通过原结构桩和组合结构中既有桩的对比分析，得到了组合结构拥有更好的抗震性能表现。同时在0.2g地震加速度作用下，对组合结构中新建桩的锚固段深度、截面尺寸以及前后桩间距进行一定的调整，得到了在不同新建桩参数下组合结构的位移变形特性。其中对于并排式组合桩板墙，当新建桩参数分别取长为25m、截面尺寸为2m×2m时，新建桩的桩顶位移较原组合结构减小幅度分别为10.48%和22.88%；对于前后式组合桩板墙，当新建桩参数分别取长为19m、截面尺寸为2m×2m、前后桩间距为1m时，新建桩的桩顶位移较原组合结构减小幅度分别为2.61%、6.92%以及5.74%，因此表明两种组合结构都具有进一步优化的空间。　　上述主要研究内容，可以为现场工程项目的施工和维护提供借鉴，为后续地震条件下桩板墙结构的深入研究提供参考，具有一定的研究价值。
作者：	李亚男
专业：	建筑与土木工程
导师：	马学宁;牛新泽
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2022