靜動(dòng)荷載作用下鐵路橋梁樁基的動(dòng)力特性研究.pdf

1、本文基于既有鐵路橋墩樁基礎(chǔ)動(dòng)力測(cè)試和京滬高速軟土地區(qū)樁基的動(dòng)靜載試驗(yàn)，采用理論分析、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法，取得了如下主要研究成果和結(jié)論： (1)建立了層狀土中考慮樁端和樁側(cè)土作用的有限長(zhǎng)樁在任意激勵(lì)荷載作用下樁土共同作用的數(shù)學(xué)模型；利用數(shù)學(xué)上的積分變換求出動(dòng)力荷載作用下樁頂速度時(shí)域響應(yīng)的半解析解。然后運(yùn)用MATLA6.5編制了相應(yīng)的計(jì)算程序，利用編制的程序分析了瞬態(tài)半正弦激勵(lì)和穩(wěn)態(tài)荷載條件下，樁的材料參數(shù)和土性參數(shù)

2、的變化對(duì)基樁頻域和時(shí)域響應(yīng)的影響。 (2)對(duì)樁的現(xiàn)場(chǎng)大噸位靜動(dòng)載試驗(yàn)技術(shù)開(kāi)展了研究，提出了一套新的預(yù)制樁和灌注樁側(cè)向土壓力盒、預(yù)制樁鋼筋計(jì)的埋設(shè)裝置和工藝。特別是對(duì)樁的現(xiàn)場(chǎng)大噸位靜動(dòng)載試驗(yàn)技術(shù)開(kāi)展了深入研究，提出了一套樁的大噸位靜動(dòng)載耦合試驗(yàn)裝置，為基樁在靜載作用下，進(jìn)行大噸位動(dòng)載試驗(yàn)解決了一個(gè)關(guān)鍵性試驗(yàn)技術(shù)難題。 (3)采用了等效線性模型來(lái)模擬土體材料的非線性，并考慮樁的材料阻尼以及樁土接觸界面的狀態(tài)非線性對(duì)動(dòng)力響應(yīng)的

3、影響。借助大型有限元分析軟件ANSYS，進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，建立了樁土動(dòng)力相互作用的三維模型。研究了快速鐵路列車動(dòng)力循環(huán)荷載作用下基樁的動(dòng)力特性，并分析了土性參數(shù)和動(dòng)荷載參數(shù)對(duì)動(dòng)力特性的影響。 (4)基于懸臂桿的第一自振頻率計(jì)算原理，建立鐵路橋墩樁基礎(chǔ)的振動(dòng)計(jì)算模型；考慮群樁基礎(chǔ)的實(shí)際情況，將橋墩、承臺(tái)、群樁作為一個(gè)空間整體進(jìn)行三維分析，并編制了群樁基礎(chǔ)橋墩三維矩陣分析程序。運(yùn)用此程序分析了京滬高速鐵路昆山試驗(yàn)段內(nèi)橋墩樁基礎(chǔ)體系的動(dòng)力

4、特性。 (5)基于既有鐵路橋墩樁基礎(chǔ)基頂動(dòng)力測(cè)試，研究了橋梁基頂?shù)闹饕獎(jiǎng)恿μ匦?，即：?dòng)力幅值范圍、頻率大小以及與列車速度的關(guān)系等。解決了模擬高速列車荷載作用下，進(jìn)行單樁靜動(dòng)載試驗(yàn)的控制參數(shù)的問(wèn)題。 (6)在擬建京滬高速鐵路軟土地基路橋試驗(yàn)段，開(kāi)展了模擬高速列車荷載作用下的單樁靜動(dòng)載試驗(yàn)，獲得了快速交通荷載(高速列車模擬荷載)作用下基樁的試驗(yàn)數(shù)據(jù)?；诨鶚兜膭?dòng)載試驗(yàn)數(shù)據(jù)，研究了靜動(dòng)荷載作用下樁的側(cè)摩阻力、軸力、循環(huán)荷載作用