高速铁路桩-板、格梁结构复合地基数值模拟分析

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1、壤乎太净硕士学位论文高速铁路桩．板、格梁结构复合地基数值模拟分析导师姓名职称申请学位级别论文提交日期学位授予单位马刚雷．堡互些墼丝——一硕士学科奇业名称岩土工程2009年5月25日论文菩辩日期2009年6月1日堡茎查竺答辩委员会主席三塞皇塑塾堡学位论文评阅人王庆良研究员车同录教授㈧{5；㈣”m㈧跎髓㈣w濮摘要高速、舒适、安全运送旅客是高速铁路的主要特点，它要求路基必须具备强度高、刚度大、纵向变化均匀、长久稳定以及不易变形等优良性状。针对路基而言，过去多注重于强度设计，并以强度作为轨下系统设计的主要控制因素。而现在强度已不是难题

2、，一般在达到强度破坏前，就已经出现了过大的不能容许的有害变形。因此，变形问题已经成为高速铁路路基设计所考虑的主要控制因素。本文以“沈．哈客运专线四平车站进站口路基设计”项目为依托，基于探讨高速铁路地基处理新方法的角度，利用非线性有限元软件MSC．Mare，对桩．板结构复合地基、桩．格梁．土工格栅结构复合地基进行了不同参数组合模型的数值模拟计算。在计算中，土体按弹塑性本构模型考虑，将轨道板、路堤以及下部地基作为一个系统，其上加组合荷载。根据模拟结果，分析了各个模型的沉降变形规律和应力应变特点，得到了如下一些认识：(1)根据桩．板

3、结构复合地基的有限元数值模拟分析可知，6组横向和8组纵向组合结构模型在沉降变形和应力方面均满足设计要求，稳定性均很好。从经济效益来考虑，选择板厚0．4m、桩径1．0m、横向5根桩、纵向桩间距为7．0m的桩板结构型式最优。(2)通过分析有限元数值模拟结果可知，桩．格梁．土工格栅复合结构中，铺设3～4层土工格栅时基本能满足设计要求，但由于格梁与土工格栅接触部位应力比较集中，格栅所承受的应力超过了其屈服应力值，存在土工格栅被拉断的可能。因此，此种组合结构的稳定性与桩．板结构相比较差。(3)通过改变垫层的性质可以发现，提高桩间填土和垫

4、层的强度，可以改善格栅的受力状态，提高结构整体的稳定性，桩．格梁．土工格栅复合结构也是可行的，并且可以减少土工格栅的铺设层数。关键词：高速铁路、复合地基、桩一板结构、桩一格梁一土工格栅结构、有限元分析AbstractTransportingpassengersinthewaysofhigh-speed，comfortandsecurityalethemaincharacteristicsofhigh-speedrailway,whichrequirethatthesubgrademusthavetheadvancedprope

5、rtiesofhighstrength,hi曲stiffness，longitudinalchangesinuniform，long-termstabilityandnot-easydeformation．Forthesubgrade，s仃engthdesignisalwaysfocusedonandstrengthistakenasthemaincontrolfactoroftheunder-tracksystem．Atpresent,thestrengthisnolongeraproblem．Generally'theha

6、rmfuldeformationwouldreachtoolargebeforethestrengthisdamaged,whichisnotallowed．Therefore，thedeformationhasbecomethemaincontrolfactorofsubgradedesignofhigh—speedrailway．Taking‘‘subgradedesignofSipingstationstopparagraphofShen-hadedicatedpassengerline¨asthebasisprojec

7、t,basedonthep0缸ofexploringnewmethodstotreatthefoundationofhigh-speedrailway,thispapermakesnumericalsimulationonthemodelsofpile--plankstructureandpile··latticebeam-geotechnicalgrillestructurecompositefoundation、析mdifferentcombinationsoftheparametersbytheuseofnonlinea

8、rfiniteelementsoftwareofMSC．MARC．Inthecalculation,thesoilisconsideredastheelastic-plasticconstitutivemodel，andthetrackplate，embankmentandf