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高速铁路高填方路基沉降及桥台稳定性分析

作　者: 张达生
导　师: 金生吉; 白泉
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 固体力学
关键词: 高速铁路桥台稳定固结沉降高填方路基沉降
分类号: U213.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

高速铁路的出现是经济社会发展的必然趋势，目前，我国已成为世界上高速铁路运营里程最长、在建规模最大的国家。随着建设的不断深入，引起越来越多的路基稳定问题。哈大高铁是世界上首条投入运营穿越高寒地区的高铁，存在着多段高填方路段，其不均匀沉降及稳定性备受关注。本文以哈大高铁沈阳境内K391+000-K391+050路段的高填方路基与路桥过渡段路基建设为工程依托，开展高填方及路桥过渡段路基沉降及稳定的研究，论文主要研究内容如下：（1）采用MADIS/GTS软件，结合实际工程，建立了土层厚度为10米，路基高为8米，长为50米的高填方路基，通过现场观测和查阅文献得到了路基土的参数和尺寸，研究了路基沉降的变化规律，分析施工过程中720天的路基土自身的固结沉降以及高填方路基边坡的稳定，研究结果表明：土体在360天左右固结已经基本完成，施加挡土墙可以有效的使边坡稳定，温差越大沉降越明显。（2）研究了高速列车在移动荷载作用下路基的沉降变形关系以及列车通过后土体的沉降变化和不同荷载作用下路基的沉降。结果表明：沉降最大位置出现在路基与桥台接触处，荷载大小对沉降的影响是非线性的，单侧和双侧列车对路基沉降的影响不显著。（3）高填方路桥过渡段是高铁路基沉降的最大位置，本文分析了路基在高速列车作用下在桥头搭板处的沉降，并对比分析了桥头有无搭板情况。结果表明：在桥头处设置桥头搭板可以有效的降低路桥过渡段的不均匀沉降。（4）通过对桥台在静载、动载、抗震性能等方面进行了数值模拟分析，研究其在移动荷载作用下的沉降变化及规律。结果表明：桥台的变形主要取决于自身的材料以及作用在桥台上的荷载，沉降主要是由桥台自身重力引起的，最大值出现在桥头两侧。外界荷载所引起的桥台沉降呈现非线性变化。综上所述，本文探索了高铁高填方及路桥过渡段路基沉降及稳定规律，研究结果表明：路基土体固结和列车荷载作用下路基沉降值在允许范围内，路基边坡稳定，该研究成果可为类似高铁路基的设计和施工提供了有益的参考和借鉴。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-12
第一章绪论  12-23
  1.1 问题的提出  12-14
  1.2 研究的目的与意义  14-16
    1.2.1 研究目的  14-15
    1.2.2 研究意义  15-16
  1.3 国内外高铁现状  16-17
    1.3.1 国内高铁的现状  16
    1.3.2 国外高铁的现状  16-17
  1.4 国内外高铁路基研究现状  17-21
    1.4.1 路基稳定性研究  17-18
    1.4.2 路基沉降的预测  18-21
  1.5 论文研究的技术路线  21-22
  1.6 本文主要研究内容  22-23
第二章高铁路基的技术要求  23-30
  2.1 工程概况  23-26
    2.1.1 依托工程  24-25
    2.1.2 现场情况  25-26
  2.2 高铁路基特点  26
  2.3 高铁路基设计要求  26-28
    2.3.1 轨道类型  26-27
    2.3.2 路肩宽度要求  27-28
    2.3.3 基床设计要求  28
    2.3.4 路堤设计要求  28
  2.4 高铁路基沉降变形与降水要求  28-29
    2.4.1 高铁路基沉降要求  28-29
    2.4.2 高铁路基变形监测  29
    2.4.3 高铁路基排水  29
  2.5 本章总结  29-30
第三章高铁高填方数值模拟分析  30-52
  3.1 引言  30-31
  3.2 MADIS/GTS 软件简介  31-32
    3.2.1 MADIS/GTS 的特点  31
    3.2.2 MADIS/GTS 的适用范围  31-32
    3.2.3 MADIS/GTS 的一般过程  32
  3.3 高填方路基土的固结  32-36
    3.3.1 固结参数  32-33
    3.3.2 模型建立和网格划分  33-34
    3.3.3 约束条件、荷载添加以及施工过程的选择  34
    3.3.4 数值模拟分析结果及分析  34-36
  3.4 高填方路基土边坡稳定  36-39
    3.4.1 高填方边坡稳定模型的建立和参数选择  37-38
    3.4.2 高填方边坡稳定网格的划分、模型的边界、荷载和工况的选择  38
    3.4.3 高填方边坡稳定数值分析结果  38-39
  3.5 高填方路基移动荷载作用下数值模拟分析  39-49
    3.5.1 模型参数  40-41
    3.5.2 建立模型和划分网格  41
    3.5.3 建立约束和特征值分析  41-44
    3.5.4 列车荷载  44-45
    3.5.5 定义计算方式  45-47
    3.5.6 结果分析  47
    3.5.7 不同荷载状态下结果分析  47-49
  3.6 高填方路基对温度的影响  49-50
  3.7 本章小结  50-52
第四章高铁路桥过渡段及桥台稳定性分析  52-62
  4.1 路桥过渡段  52-54
    4.1.1 路桥过渡段不一致的原因  53
    4.1.2 路桥过渡段桥头搭板的设计  53-54
  4.2 路桥过渡段模拟分析  54-55
  4.3 桥台的稳定性分析  55-59
    4.3.1 桥台的作用和分类  55-56
    4.3.2 桥台静力分析  56-57
    4.3.3 桥台动力分析  57-59
  4.4 桥台抗震分析  59-61
    4.4.1 反应谱分析  59-60
    4.4.2 时程分析  60-61
  4.5 本章小结  61-62
第五章结论与展望  62-64
  5.1 结论  62-63
  5.2 展望  63-64
参考文献  64-67
在学研究成果  67-68
致谢  68

高速铁路高填方路基沉降及桥台稳定性分析

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