鐵路U型結(jié)構(gòu)路基復(fù)合地基的沉降與力學(xué)特性研究.pdf

1、我國的鐵路建設(shè)進入了跨越式發(fā)展時期，施工工期緊、路基不均勻沉降大及土地資源緊缺等問題日益突出。在借鑒鋼筋混凝土擋土墻和箱梁設(shè)計思路的基礎(chǔ)上，本文提出了一種新型路基結(jié)構(gòu)——懸臂式U型結(jié)構(gòu)路基，它具有剛度大、變形小、整體性好和不均勻沉降小等優(yōu)點;也解決了常規(guī)放坡路基占用土地面積大以及地基處理面積大的問題。基于此，本文對U型結(jié)構(gòu)路基荷載下墊層參數(shù)、樁體參數(shù)（樁長、樁徑和樁間距）及路基高度對復(fù)合地基的沉降、附加應(yīng)力、樁的應(yīng)力及樁土應(yīng)力比的影響，

2、及車輛軌道—U型結(jié)構(gòu)路基—復(fù)合地基耦合系統(tǒng)的動力響應(yīng)進行了系統(tǒng)深入的研究，主要研究內(nèi)容和成果如下:
　　(1)U型結(jié)構(gòu)路基與地基是一個整體，兩者間相互協(xié)調(diào)，共同作用。地基系數(shù)是影響U型結(jié)構(gòu)路基的變形和內(nèi)力的最關(guān)鍵因素，地基系數(shù)達到6000kN/m3時，U型結(jié)構(gòu)路基的沉降、底板的差異沉降及結(jié)構(gòu)的次應(yīng)力都趨于穩(wěn)定;U型結(jié)構(gòu)路基的高度應(yīng)控制在5m左右，并應(yīng)在出現(xiàn)應(yīng)力集中區(qū)域采取加密布置箍筋或布置加強鋼筋的構(gòu)造措施;增大U型結(jié)構(gòu)的厚度和提

3、高U型結(jié)構(gòu)混凝土強度等級都可以增大結(jié)構(gòu)的剛度，提高抗撓曲變形能力，混凝土的強度等級比結(jié)構(gòu)厚度對于結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響小，混凝土的強度等級宜取C30。
　　(2)墊層在U型結(jié)構(gòu)路基復(fù)合地基中具有分擔(dān)樁土荷載的重要作用，厚度建議取0.4m，過厚的墊層使樁承擔(dān)的荷載減少且不經(jīng)濟;樁長對U型結(jié)構(gòu)路基復(fù)合地基的沉降和應(yīng)力特性有顯著的影響，樁身長度應(yīng)取15m，穿透軟土壓縮層，進入承載力高、壓縮量小的土層;減小樁間距和增大樁徑都可以增大復(fù)合地基的置換

4、率，減小復(fù)合地基沉降，樁間距的影響比樁徑顯著，選用細樁密布方案，樁間距取3.5m，樁徑取0.5m。
　　(3)在車輛軌道—U型結(jié)構(gòu)路基—復(fù)合地基耦合系統(tǒng)中，行車荷載通過鋼軌、軌道板、U型結(jié)構(gòu)路基、墊層傳遞到復(fù)合地基，在傳遞過程中，能量被各種介質(zhì)吸收，各動力響應(yīng)指標值逐漸衰減。鋼軌振動遠大于軌道板，從軌道板到支承層再到U型結(jié)構(gòu)路基振動逐漸衰減，但相差不大;再通過墊層傳遞到復(fù)合地基，衰減達90％左右。雙向同時行車或單側(cè)行車時，U型結(jié)構(gòu)

5、路基復(fù)合地基均能滿足列車高速運行時平穩(wěn)性和穩(wěn)定性的要求。
　　(4)鋼軌、軌道板、U型結(jié)構(gòu)路基和復(fù)合地基各動力指標的時程曲線均有明顯的輪對效應(yīng)、疊加效應(yīng)，從上部鋼軌傳遞到復(fù)合地基的深部，輪對效應(yīng)逐漸減弱。行車速度對U型結(jié)構(gòu)路基復(fù)合地基的動力學(xué)性能的影響較大，列車運行速度的提高會加劇鋼軌的振動和動力沖擊效應(yīng)，需要合理控制行車速度，保證行車安全。
　　(5)以M-B聯(lián)合解析法為基礎(chǔ)，采用C語言編寫U型結(jié)構(gòu)路基復(fù)合地基的附加應(yīng)力程