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高速铁路斜坡桩板结构路基稳定性研究
| 论文题名： | 高速铁路斜坡桩板结构路基稳定性研究 |
| 关键词： | 斜坡软土地段;桩板结构;稳定系数;数值分析;地震荷载;高速铁路 |
| 摘要： | 高速铁路的建设对路基提出了“高稳定性、高精度和小残余变形”的要求，在山区斜坡软土地段修建高速铁路时，不仅需要克服直线软土地段的不利条件，还要面临路基横向约束不足、潜在滑动面的问题。在斜坡软土地段应用桩板结构路基，可以有效的提高路基垂横向稳定性，是高速铁路通过斜坡软土路基的新型解决方案。本文在较全面调研文献的基础上，开展了高速铁路斜坡软土地段桩板结构路基的深入研究，具体如下: (1)详述了斜坡桩板结构路基稳定系数的定义及极限分析法基本原理;提出了应用极限分析法需要满足的条件和屈服准则;利用非线性有限元软件建立桩板—路基三维模型，合理解决了桩—土、板—土的接触问题和地应力平衡问题。 (2)研究了斜坡桩板结构在垂、横、纵向荷载作用下的稳定系数、内力、位移变化规律;对影响桩板结构力学特性的主要因素进行多工况分析，研究其合理的结构型式。分析结果表明:在斜坡路基应用桩板结构，路基的稳定系数大幅提高，且斜坡滑动面范围得到有效控制;垂向荷载是桩板结构最主要的荷载，在垂向荷载作用下，承载板跨中弯矩、剪力较大;桩主要受轴力和土层分界面的剪力，且随着跨径、脱空高度的增大而增加，随着桩长、桩径和板厚的增大而减小。 (3)系统分析了软弱层厚度、软弱层在地基中的位置、地面横坡和路堤填料性质对斜坡桩板结构路基稳定性的影响。分析结果表明:斜坡桩板结构路基稳定系数随着软弱层厚度的增加而逐渐降低，超过临界厚度时，稳定系数趋于平稳;软弱层与路堤填土间的岩性夹层对稳定性影响非常明显;稳定系数随着地面横坡的提高呈现出近似线性减小的关系;路堤填土的抗剪强度指标对斜坡稳定性的影响较为明显，但提高土体的内摩擦角可以更快速有效地增加路堤的稳定性。 (4)研究了斜坡桩板结构路基在地震波荷载作用下的稳定性和动力响应。结果表明:土体瑞利阻尼和模型边界条件的选取对计算结果有着直接影响;剪切波对斜坡路基的破坏作用远大于竖向波，路基内部易发生横向滑动，桩板结构出现剪切破坏;在地震波荷载作用下，桩在路堤填土与原路基面的交界处受到较大的剪力和弯矩，横向位移较大，易对桩产生破坏;承载板仅在跨中位置的剪力和弯矩较大，垂横向位移与桩顶相同。 |
| 作者： | 王洪刚 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 肖宏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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