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高速铁路长短桩加固黄土地基沉降及承载特性研究
| 论文题名： | 高速铁路长短桩加固黄土地基沉降及承载特性研究 |
| 关键词： | 高速铁路;地基沉降;长短桩加固;黄土地基处理;承载力计算;数值模拟 |
| 摘要： | 随着复合地基在黄土地基处理中的广泛应用，出现了不同桩体材料和不同桩长结合的长短桩复合地基，取得了良好的社会和经济效益，并具有良好的运用前景；由于长短桩复合地基工作机理十分复杂，目前，研究存在的缺陷较多，理论方面，没有准确可靠的路堤柔性荷载下长短桩复合地基的沉降及承载力计算方法，还在套用刚性基础下长短桩复合地基的计算方法，室内模型试验研究较少，数值模拟研究中的边界条件、桩土接触、垫层模量的选取都没有可靠的依据。 本文结合兰新第二双线现场试验段测试资料，采用室内模型试验和数值模拟等研究手段，对路堤柔性荷载作用下长短桩复合地基的荷载传递机理和沉降变形特性进行分析研究，本文的主要工作如下： (1)归纳总结了路堤柔性荷载下长短桩复合地基在理论研究、数值模拟、工程应用、室内模型试验等方面的国内外研究成果；分析了长短桩复合地基理论研究中存在的缺陷和不足，提出了本文的研究方法和研究内容。 (2)总结了长短桩复合地基的几种布桩形式，介绍了面积置换率、桩土应力比、荷载分担比、复合模量等概念；分析了长短桩复合地基中长桩、短桩、褥垫层的作用机理；探讨了路堤荷载下长短桩复合地基的沉降计算方法并总结了各自的优缺点。 (3)基于相似理论，结合高铁试验段路基原型，设计制作了一套室内模型试验装置，制定了研究不同桩长比和桩间距对长短桩复合地基受力及变形特性影响的试验方案。 (4)利用荷载试验的方法研究了路堤柔性荷载下，不同桩长比和桩间距对长短桩复合地基沉降、桩身应力、桩土应力比、荷载分担比的影响，得到了路堤荷载下长短桩复合地基的荷载传递机理及沉降变形特性的变化规律。 (5)结合试验段实际工程概况，采用MIDAS/GTS有限元分析软件，对路堤荷载下长短桩加固黄土地基的变形及受力特性进行有限元分析；根据现场试验段路基施工过程设计了数值模拟的施工阶段；对比分析了现场试验段路基在堆载作用下的沉降值和数值模拟沉降值，验证了有限元模型和所选计算参数的正确性；研究了不同的桩长、桩间距、下卧层刚度对路堤荷载下长短桩复合地基沉降及承载特性的影响。 通过以上研究，较为系统的认识了高速铁路长短桩加固黄土地基的沉降及承载特性变化规律，提出了高速铁路长短桩复合地基的设计要综合考虑桩体长度(桩长比)、桩间距(面积置换率)、下卧层刚度、桩体刚度等因素；以上影响因素均存在最佳值或最经济值，可以为以后的工程设计和应用提供参考。 |
| 作者： | 田兆斌 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 马学宁;唐勇军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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