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路基填土压实试验及现场碾压动应力测试分析

作　者: 冉涛
导　师: 罗强
学　校: 西南交通大学
专　业: 交通运输工程
关键词: 路基压实 现场碾压试验 动应力测试 碾压荷载影响范围
分类号: U213.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本文通过调研振动压实技术的相关文献,分析了路基的振动压实的原理；采用试验手段,在实验室针对小型冲击夯进行了室内模型填筑压实试验；在京沪高速铁路高资路桥过渡段工点,采用冲击夯和振动压路机,开展了现场碾压过程的动应力测试。通过对数据的处理和分析,得到了以下试验结论：(1)振动压路机在桥台台背附近进行碾压,振动压路机的振幅对桥台台背承受的动应力及分布规律有重要影响,表现出随振动轮与桥台距离的增大而呈减小的趋势；振动压路机沿桥台台背横向碾压施工,振动轮侧缘距桥台台背大于1.5m后,桥台台背承受的动应力较小；振动压路机在台背附近沿线路纵向碾压施工,振动轮前缘距桥台台背大于1m后,振动荷载对桥台台背基本没有影响。(2)振动压路机的振动状态对路基碾压土层内的动应力分布有显著影响。试验中YZ18JC型振动压路机在强振作用下的最大动应力约为静压的1.8倍；振动压路机在对路基的压实过程中,路基土层中的动应力在振动轮下最大,在测试范围内0.3m-1.2m衰减均超过90%,其竖向影响深度约为1.2m,横向振动轮左右0.5m。振动压路机的碾压速度对路基碾压土层内的动应力分布影响不大。(3)小型冲击夯在桥台台背附近进行压实作业,桥台台背H=0.3m处所承受的动应力最大值为32.5 kPa与YZ18JC型振动压路机在桥台台背附近横向强振碾压测试的最大值31.1kPa相当；小型冲击夯在路基进行压实作业,其在H=0.3m深度处,动应力最大值已经达到106.06 kPa,约为YZ18JC型振动压路机在强振工况下的1/3,故其采用其压实时,宜采用较薄的压实摊铺厚度；小型冲击夯对高速铁路基床填料(级配碎石)能够进行有效的压实,通过控制级配碎石的分层填筑厚度20cm和最佳含水率5.27%,最大的干密度可达2.42g/cm3,灌砂法检测压实系数≥0.97,K30地基系数为278-384 MPa/m。其压实效果完全达到高速铁路设计规范中对基床填料的压实规定。(4)将振动压路机对路基的作用力简化为线荷载,将路基简化为半无限空间体,采用Boussinesq计算路基碾压土层中的动应力。在静碾工况下,将测试值进行曲线拟合发现,动应力大致呈对数衰减规律,实测碾压土层内动应力分布曲线的趋势和形态与Boussinesq计算结果大致相同；在振动工况下,由于忽略了路基的刚度和阻尼,计算结果大于实测结果,实测值约为计算值的75%倍,其衰减规律与Boussinesq解一致。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章 绪论  11-16
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 路基压实技术发展  12-13
  1.3 国内外研究现状  13-15
  1.4 本文主要工作  15-16
第2章 路基振动压实分析  16-22
  2.1 土的基本性质  16-17
    2.1.1 土的组成  16
    2.1.2 土的物理特性指标  16
    2.1.3 土的分类  16-17
  2.2 土的压实原理  17-18
  2.3 振动压实分析  18-20
  2.4 压实检测方法  20-22
第3章 小型冲击夯的振动压实室内试验  22-29
  3.1 试验简介  22
  3.2 填料的颗粒分析试验  22-24
  3.3 填料的击实特性试验  24-25
  3.4 模型填筑与压实检测  25-27
  3.5 室内试验小结  27-29
第4章 现场振动碾压试验  29-54
  4.1 动应力测试原理及分析方法  29-32
    4.1.1 动应力测试原理  29-30
    4.1.2 动应力分析方法  30-32
  4.2 现场碾压试验概况及传感器布置  32-39
    4.2.1 试验工点  32-36
    4.2.2 试验设备及试验方案  36-39
  4.3 测试数据及分析  39-53
    4.3.1 桥台台背承受的动应力  39-44
    4.3.2 路基碾压土层中的动应力  44-49
    4.3.3 碾压荷载影响范围分析  49-53
  4.4 现场试验小结  53-54
第5章 国外路基振动碾压试验  54-62
  5.1 试验简介  54
  5.2 传感器埋设位置及试验方案  54-55
  5.3 振动压路机测量被压实土层刚度的方法  55-57
  5.4 压路机作用下的应力应变响应  57-58
  5.5 路基碾压土层刚度  58-62
    5.5.1 应力-应变测试刚度  58-59
    5.5.2 测试模量与压路机测量土壤刚度的关系  59-62
第6章 碾压荷载作用下的应力计算分析  62-74
  6.1 振动压路机-路基相互作用模型  62-63
  6.2 振动轮作用力  63-66
    6.2.1 振动轮受力分析  63-65
    6.2.2 振动轮对路基作用力  65-66
  6.3 压路机作用下的应力计算分析  66-71
    6.3.1 路基土层中的应力计算分析  67-68
    6.3.2 横向碾压下台背承受的应力计算分析  68-70
    6.3.3 纵向行驶下台背承受的应力计算分析  70-71
  6.4 试验对比  71-73
  6.5 计算分析小结  73-74
结论与展望  74-76
致谢  76-77
参考文献  77-80
攻读硕士研究生期间科研实践  80

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中图分类: > 交通运输 > 铁路运输 > 铁路线路工程 > 线路构造 > 路基
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