高性能輕質(zhì)混凝土路橋過渡段材料特性與數(shù)值分析.pdf

1、鐵路線下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)物連接處的合理過渡問題一直是研究的熱點。利用輕質(zhì)填筑材料進行臺背路基填筑是一種從本質(zhì)上解決過渡段問題的方法，但目前尚缺乏其應用于鐵路過渡段性能的研究。故為了適應鐵路過渡段荷載、結(jié)構(gòu)要求，本文采用室內(nèi)試驗方法，研究了纖維改性后的高性能輕質(zhì)混凝土材料力學性能;利用巖土有限元軟件PLAXIS2D對高性能輕質(zhì)混凝土過渡段進行靜力學分析研究;并采用非線性有限元軟件ABAQUS對三維過渡段模型進行動力分析研究。本文研究成果如下:

2、r>　　(1)室內(nèi)試驗研究表明，高性能輕質(zhì)混凝土各項力學強度均高于普通輕質(zhì)混凝土，各指標隨纖維摻量的增加呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢，纖維摻量存在最優(yōu)值。不同密度高性能輕質(zhì)混凝土最優(yōu)纖維摻量不同，且隨等級增加而增加。利用纖維加筋，可以提高材料塑性性能。對于密度較低（≤400kg/m3）的高性能輕質(zhì)混凝土，纖維改性效果不是十分明顯。
　　(2)靜力學數(shù)值分析結(jié)果顯示，采用高性能輕質(zhì)混凝土填筑過渡段，可以有效降低橋臺水平位移，卻會一定程

3、度地增大臺身轉(zhuǎn)角，但轉(zhuǎn)角滿足規(guī)范限值。橋臺基礎(chǔ)樁間土附加應力的大小與填筑材料密度基本呈線性相關(guān)。采用高性能輕質(zhì)混凝土填筑過渡段可以有效降低地基面沉降和先修段路基沉降。級配碎石過渡段路基面工后沉降沿縱向為下凹型非線性分布，而高性能輕質(zhì)混凝土過渡段路基面工后沉降沿縱向為斜坡式線性分布。在本論文擬定工況下，級配碎石過渡段路基面彎折角均超過規(guī)范限值，且工后沉降分布曲線曲率半徑不滿足豎曲線要求。
　　(3)動力學數(shù)值分析結(jié)果顯示，路基表層加

4、速度與列車速度基本呈線性關(guān)系。加速度在過渡段高性能輕質(zhì)混凝土中的衰減速度明顯小于普通土質(zhì)路基中的衰減速度。隨著高性能輕質(zhì)混凝土密度增加，加速度減小。列車速度、高性能輕質(zhì)混凝土材料密度對加速度沿深度衰減規(guī)律影響不大。過渡段結(jié)構(gòu)型式對衰減規(guī)律影響顯著。沿“橋→路”方向，加速度幅值在過渡段內(nèi)由小到大緩慢變化，進入普通路基段后，加速度逐漸增大。列車速度對加速度縱向分布規(guī)律影響不大。正梯形過渡段縱坡段路基面加速度明顯大于倒梯形過渡段，不利于平順過

5、渡。動應力沿深度衰減規(guī)律與加速度沿深度衰減規(guī)律類似。列車速度和過渡段結(jié)構(gòu)型式對動應力橫向分布規(guī)律無明顯影響。過渡段材料彈性模量越高，動應力沿橫向分布越均勻。動位移幅值沿縱向分布規(guī)律與加速度類似。過渡段材料彈性模量越大，路基面動位移幅值越小。設(shè)計中推薦采用倒梯形結(jié)構(gòu)。過渡段路基振動為低頻振動，振動頻率范圍為0～45Hz。
　　(4)路橋過渡段靜、動參數(shù)分析顯示，采用高性能輕質(zhì)混凝土填筑路橋過渡段，各項指標均滿足規(guī)范要求，且優(yōu)于采用級