樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)低路基土拱效應(yīng)及加筋墊層動(dòng)力特性研究.pdf

1、樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的樁、加筋墊層和土體相互作用強(qiáng)烈，尤其路基高度較低時(shí)，基床受列車荷載影響較大，路基中的土拱效應(yīng)及張拉膜效應(yīng)會(huì)發(fā)生變化從而影響樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基功能的發(fā)揮。研究列車荷載下樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)低路基土拱效應(yīng)及墊層中土工格柵特性具有重要的理論意義和工程價(jià)值。
　　本文運(yùn)用PFC3d離散元軟件建立了樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基簡(jiǎn)化模型對(duì)土拱效應(yīng)進(jìn)行了細(xì)觀研究分析，進(jìn)而基于遂渝線現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)車試驗(yàn)測(cè)試斷面運(yùn)用ABAQUS有限元軟件建立三維樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基動(dòng)力模型，對(duì)列車荷

2、載作用下樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)低路基的土拱效應(yīng)和土工格柵受力及變形開展研究，本文主要內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　1、運(yùn)用PFC3d軟件建立樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基簡(jiǎn)化模型模擬土拱效應(yīng)，對(duì)顆粒間的接觸力鏈，顆粒的豎向及橫向位移，路基的豎向應(yīng)力分布等進(jìn)行分析，表明樁土發(fā)生差異沉降后路基中會(huì)形成應(yīng)力拱，應(yīng)力拱內(nèi)包含多個(gè)虛擬土拱。動(dòng)荷載作用時(shí)路基中會(huì)形成動(dòng)力土拱，動(dòng)力土拱的高度與動(dòng)荷載的大小有關(guān)且動(dòng)力土拱高度要低于靜力土拱。位移拱范圍內(nèi)樁頂上方顆粒的橫向位移較大，向四周

3、逐漸減小。等沉面形成與位移拱有關(guān)，位移拱范圍內(nèi)樁頂上方顆粒擠入樁間土區(qū)域從而導(dǎo)致位移拱范圍外樁頂上方顆粒豎向位移增大而樁間土上方顆粒豎向位移減小。
　　2、運(yùn)用ABAQUS軟件建立三維樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)低路基動(dòng)力模型，采取相應(yīng)方法對(duì)列車荷載、動(dòng)力邊界等條件進(jìn)行設(shè)定?，F(xiàn)場(chǎng)動(dòng)車測(cè)試與模擬計(jì)算的動(dòng)應(yīng)力、動(dòng)位移結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證了本文所建模型的可靠性。
　　3、基于動(dòng)力有限元模型分析列車荷載作用下樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基中豎向應(yīng)力分布、等沉面高度、樁土應(yīng)力比等

4、變化規(guī)律，表明列車荷載作用下路基中動(dòng)應(yīng)力的分布會(huì)受到土拱效應(yīng)影響，表現(xiàn)為樁間土上方的動(dòng)應(yīng)力轉(zhuǎn)移到樁頂上方且在土工格柵附近轉(zhuǎn)移現(xiàn)象最明顯。列車荷載作用過程中，樁土應(yīng)力比峰值逐漸減小且趨于穩(wěn)定。布置樁體縱斷面的等沉面高度大于沒有布置樁體縱斷面的等沉面高度，且沿路基中心到路肩同一類型縱斷面的等沉面高度降低，列車荷載作用后路基中心處的等沉面高度升高。另外分析了樁間距、路基高度、樁端土體模量等因素對(duì)土拱效應(yīng)分析參數(shù)及其在列車荷載作用后變化的影響規(guī)

5、律。
　　4、分析列車荷載作用下的土工格柵受力及變形規(guī)律，表明路基中心處樁頂上方土工格柵豎向位移要小于樁間土上方土工格柵豎向位移。橫向土工格柵豎向變形量及變形變化量要大于縱向土工格柵。垂直樁帽邊的縱向土工格柵動(dòng)位移要大于平行樁帽邊的縱向土工格柵動(dòng)位移，橫向土工格柵動(dòng)位移從路基中心到坡腳呈現(xiàn)遞減規(guī)律。路基中心樁帽邊緣處土工格柵拉力及動(dòng)拉力大于樁間土及樁帽中心處土工格柵，橫向土工格柵最大拉力及動(dòng)拉力大于縱向土工格柵。墊層布置雙層土工格