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原文传递湿陷性黄土地区桩板结构路基设计参数的研究

论文题名：	湿陷性黄土地区桩板结构路基设计参数的研究
关键词：	桩板结构路基;正交试验;湿陷性黄土;有限元;设计参数
摘要：	目前，在客运专线设计与建设中，出现多种新的路基结构组合形式，但是在多种新路基结构组合形式中，相比之下桩板结构路基是具有经济实用，稳定性好，舒适度高，刚度大，耐久性好，少维修和便于维修等优点。它主要组成分三部分，分别是路基本体、桩体和承载板。所以，在国内外工程实践应用中，桩板结构具有非常好的应用前景。但是其发展仍处于起步开发阶段，理论基础还不够完善，施工工艺还有待提高。在国内工程中应用和理论研究都主要应用于软土地基和黄土地基中。鉴于桩板结构路基的突出优点，本文将桩板结构路基应用于湿陷性黄土地基的处理中。　　本文根据相关计算分析，应用ANSYS软件，以湿陷性黄土地基的桩板结构路基为基础，建立相关的有限元模型，利用该模型，对于桩体底部在非非湿陷性黄土中和嵌入岩层两种情况进行计算研究，对相关部分进行局部细致的分析研究，分析沉降与桩长、桩径变化的关系，分析了桩板结构路基和土体在两种情况下各自沉降的特点。通过对该两种情况沉降特点的分析，提出了湿陷性黄土地区桩板结构路基设计的建议，为湿陷性黄土地区桩板结构路基的设计提供了参考。　　通过对世界上桩板结构的相关经验和研究的总结，本文主要对位于湿陷性黄土地区的桩-板结构的力学特性进行了计算分析，根据湿陷性黄土的工程特性，分析了湿陷性黄土地区桩板结构路基的受力特点。在此基础上，提出了湿陷性黄土地区桩板结构路基的设计方法，给出了湿陷性黄土地区桩板结构路基设计的控制指标和限值。　　本文最后以郑西客运专线为背景，运用正交试验设计方法，结合技术经济指标，优化了湿陷性黄土地区桩板结构路基的设计参数，提出了各设计参数合理取值范围，得到了以下结论。　　(1)根据湿陷性黄土地基上桩板结构路基有限元模型，对桩底位于非湿陷性黄土层和桩底位于基岩层两种情况进行计算分析，对路基和桩侧土体进行相关的沉降分析，并根据不同形式下的沉降情况，分别说明了对于桩板结构位于湿陷性黄土地基上，要从湿陷性黄土地基上桩板结构路基的沉降控制方面进行分析。　　(2)对湿陷性黄土中桩板结构路基的计算方法和设计理论进行系统分析。并对桩板结构路基在湿陷性黄土中的受力特点进行分析研究，并提出桩板结构路基在湿陷性黄土地区的具体验算项目和计算方法设计，并对各项挠度、沉降和裂缝等控制指标值进行计算。为桩板结构路基在湿陷性黄土地区的应用提供了参考　　(3)经过分析，纵向跨度对跨中最大弯矩的影响是非常大的。随着跨度的增加，跨中最大弯矩也不断增大，而且速率的增大不断变快，呈现反比关系。若跨度较大，跨度的减小会造成跨中最大弯矩值明显减小;若跨度较小，跨度的减小造成跨中最大弯矩值的减小作用很小。　　(4)通过利用有限元分析软件ANSYS，对桩板结构路基设计参数引起的桩板结构路基沉降值的影响。桩径是对桩板结构路基沉降的设计造成影响的主要参数。对于路基沉降量的减少可以通过桩径的增大来实现。桩板结构路基的沉降量与桩径成反比，呈现出非线性的关系。在较小桩径的情况下，桩径的增大对沉降量的减小作用相当大;但是在较大桩径的情况下，桩径的增大对降低沉降量的作用并不明显。明显影响路基沉降量的桩径合理范围是0.8m-1.2m，综合考虑各因素的影响，进行桩径设计时宜选为经济合理的0.8m-1.2m之间。　　(5)根据桩板结构路基的各设计参数影响各经济技术指标的规律，总结经济技术因素，结合郑西客专实践，计算分析出了湿陷性黄土地区的桩板结构路基各相关参数设计的合理取值区间，为桩板结构路基在湿陷性黄土地区中的推广应用提供参考，跨度的合理取值区间:5～9m;厚度的合理取值区间:0.6～1.2m;桩径合理取值区间:0.8～1.2m;
作者：	孔锋
专业：	道路与铁道工程
导师：	王旭
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文