【摘要】："土拱結(jié)構(gòu)"作為樁承式路堤中的主要荷載傳遞媒介,對(duì)路堤荷載傳遞和路堤填料位移有顯著影響�；谑覂�(nèi)模型試驗(yàn),采用顆粒流軟件PFC~(2D)建立樁承式路堤離散元(DEM)數(shù)值分析模型,基于應(yīng)力主方向、接觸力鏈及路堤填料沉降分布規(guī)律對(duì)路堤中"土拱結(jié)構(gòu)"形態(tài)及其演化規(guī)律進(jìn)行深入分析。研究結(jié)果表明:路堤中"土拱結(jié)構(gòu)"隨樁土相對(duì)位移的增加而逐漸發(fā)展并最終趨于穩(wěn)定,最終的"土拱結(jié)構(gòu)"形態(tài)呈0.8倍樁凈間距高的拋物線形;路堤填筑高度對(duì)"土拱結(jié)構(gòu)"形態(tài)、演化規(guī)律以及荷載傳遞效率有顯著影響;路堤填料粗糙度、樁凈間距及樁梁寬度對(duì)路堤荷載傳遞效率有顯著影響,但對(duì)"土拱結(jié)構(gòu)"最終形態(tài)幾乎無(wú)影響。
【圖文】：

[13]和日本設(shè)計(jì)手冊(cè)[14]則采用楔形體土拱模型[7]。大量研究結(jié)果表明，不同的“土拱結(jié)構(gòu)”理論或模型的計(jì)算結(jié)果差異較大。然而，土拱效應(yīng)作為樁承式路堤中的主要荷載傳遞機(jī)理，其計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性將直接影響路堤設(shè)計(jì)的合理性。本文基于室內(nèi)模型試驗(yàn)，采用顆粒流軟件PFC2D建立樁承式路堤離散元（DEM）數(shù)值分析模型，基于接觸力、應(yīng)力主方向及路堤填料沉降分布規(guī)律對(duì)“土拱結(jié)構(gòu)”形態(tài)及演化規(guī)律進(jìn)行研究，并分析了路堤高度、樁凈間距等對(duì)“土拱結(jié)構(gòu)”的影響。1數(shù)值建模及參數(shù)選取1.1室內(nèi)模型試驗(yàn)概述如圖1所示，二維模型試驗(yàn)裝置由基座、有機(jī)玻璃板和可豎向移動(dòng)的活動(dòng)鋼板組構(gòu)成。有機(jī)玻璃板與基座構(gòu)成的砂箱尺寸為1200mm×300mm×800mm（長(zhǎng)×寬×高）�；顒�(dòng)鋼板組由鋼條、活動(dòng)鋼板、升降機(jī)和位移計(jì)組成，鋼條可通過(guò)螺栓固定在裝置基座上以模擬樁梁或固定在活動(dòng)鋼板上通過(guò)升降機(jī)控制進(jìn)行豎向移動(dòng)以模擬樁土相對(duì)位移。試驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)土壓力盒記錄土壓力變化，并通過(guò)數(shù)碼相機(jī)記錄各階段路堤填料照片，后期通過(guò)Matlab軟件處理獲取填料位移分布規(guī)律。路堤采用粒徑范圍為1.4～2.0mm的長(zhǎng)江江砂分層填筑，每層厚度為25mm，密實(shí)度控制為85%，重度為16.88kN/m3。路堤最大填筑高度H=600mm，樁間距s=375mm，樁梁寬度a=75mm，樁凈間距s-a=300mm。圖1試驗(yàn)裝置示意圖Fig.1Layoutoftestsetup1.2模型建立及參數(shù)選取基于模型試驗(yàn)裝置的對(duì)稱(chēng)性，建立如圖2所示的樁承式路堤DEM數(shù)值分析模型，底部的活動(dòng)墻用來(lái)模擬樁土相對(duì)位移。路堤填料采用兩個(gè)Disk顆粒構(gòu)成的Clump單元模擬，如圖3所示，η為Clump單元中兩圓顆粒圓心間距離r與顆粒粒徑R之比，用于表征顆粒表面粗糙程度，本文將其定義為粗糙度。路堤采用壓實(shí)法進(jìn)行分層

2052巖土工程學(xué)報(bào)2017年圖2樁承式路堤DEM模型Fig.2DEMmodelforpiledembankment圖3Clump單元示意圖Fig.3DiagramofClumpelement1.3DEM模型驗(yàn)證圖4為DEM模型計(jì)算的路堤荷載傳遞效率與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比。從圖中可看出，DEM與模型試驗(yàn)結(jié)果變化規(guī)律基本一致，荷載傳遞效率均隨樁土相對(duì)位移Δs的增加而逐漸增大，并在Δs約為3mm時(shí)達(dá)到各自峰值，之后趨于穩(wěn)定。與此同時(shí)，DEM模擬的路堤荷載傳遞效率峰值（73.41%）與試驗(yàn)數(shù)據(jù)（69.18%）基本相同，兩者差異僅約為4.23%。圖4路堤荷載傳遞效率DEM結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比Fig.4Comparisonofload-transferefficacybetweenDEMresultsandexperimentaldataDEM模型中，利用PFC2D中Fish語(yǔ)言獲取路堤填料最大豎向位移值Δs，將其劃分為16等分，并以不同的顏色標(biāo)記，從而繪制出路堤填料沉降分布等值線圖。如圖5所示為樁土相對(duì)位移Δs=30.0mm時(shí)，DEM模擬的路堤填料沉降分布規(guī)律與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比。從圖中可看出，DEM模擬的路堤填料沉降分布規(guī)律與模型試驗(yàn)結(jié)果基本一致。綜上分析，DEM結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)較為吻合，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)樁承式路堤的模擬。圖5路堤填料沉降分布DEM與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比（Δs=30.0mm）Fig.5ComparisonofembankmentfillsettlementbetweenDEMresultsandexperimentaldata(Δs=30.0mm)2“土拱結(jié)構(gòu)”形態(tài)分析土拱效應(yīng)是樁承式路堤中因樁土相對(duì)位移引起的一種應(yīng)力重分布現(xiàn)象。DEM模型中，路堤荷載通過(guò)顆粒間的接觸力鏈傳遞，而顆粒相對(duì)滑動(dòng)勢(shì)必會(huì)引起應(yīng)力主方向的偏轉(zhuǎn)，故可基于接觸力及應(yīng)力主方向分布規(guī)律對(duì)路堤中“土拱結(jié)構(gòu)”進(jìn)行分析。隨著樁土相對(duì)位移Δs的增加，路堤荷載傳遞效率逐漸增大，同時(shí)“土拱結(jié)構(gòu)”也隨之發(fā)展。由圖4可知，，路堤荷載傳遞效率在Δs達(dá)到3mm后趨于穩(wěn)定，由此可推測(cè)?

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陶德鈞;路堤下沉的養(yǎng)護(hù)[J];鐵道建筑;1981年12期

2 潘君牧;;從各國(guó)規(guī)范看粘土路堤技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向[J];鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)通訊;1981年05期

3 潘君牧;論裂隙粘土路堤[J];鐵道工程學(xué)報(bào);1984年01期

4 丁乾鼎;關(guān)于路堤沉落加寬的討論[J];鐵道工程學(xué)報(bào);1988年04期

5 顧作琴;;液化土地基上路堤抗震設(shè)計(jì)[J];路基工程;1988年04期

6 歐本元,胡厚田;路堤穩(wěn)定度預(yù)測(cè)的模糊綜合評(píng)判方法[J];路基工程;1997年03期

7 陳福全;呂艷平;侯永峰;;樁承加筋式路堤的承載機(jī)理研究[J];鐵道學(xué)報(bào);2007年04期

8 卿啟湘;王永和;李繼超;;風(fēng)化泥質(zhì)板巖路堤工程性狀的模型試驗(yàn)研究[J];鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào);2007年05期

9 姚立強(qiáng);左合君;李鋼鐵;劉寶河;;臨策鐵路戈壁段路堤二維風(fēng)速流場(chǎng)特征研究[J];鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì);2013年09期

10 羅輔才;;貴陽(yáng)分局路堤病害的原因及其防治[J];路基工程;1991年01期

相關(guān)會(huì)議論文 前2條

1 吳春秋;肖大平;;復(fù)合地基加固路堤的穩(wěn)定性分析[A];第九屆全國(guó)巖土力學(xué)數(shù)值分析與解析方法討論會(huì)論文集[C];2007年

2 莊妍;趙帥龍;劉漢龍;;樁承式路堤中土拱效應(yīng)產(chǎn)生機(jī)理研究[A];第十二次全國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)術(shù)大會(huì)會(huì)議論文摘要集[C];2012年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 賴(lài)漢江;樁承式加筋路堤土拱形成—演化機(jī)理及承載特性宏細(xì)觀分析[D];華中科技大學(xué);2016年

2 劉力;剛性樁加固路堤穩(wěn)定分析方法研究[D];天津大學(xué);2010年

3 劉俊新;非飽和滲流條件下紅層路堤穩(wěn)定性研究[D];西南交通大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張宇;集二鐵路路堤風(fēng)蝕特征研究[D];北京交通大學(xué);2016年

2 羅晶;蘭州黃土地區(qū)高速鐵路路堤地段環(huán)境振動(dòng)研究[D];蘭州交通大學(xué);2016年

3 陳平;額哈鐵路線K740+800～K747+000風(fēng)蝕機(jī)理研究[D];北京交通大學(xué);2017年

4 尹作華;西南山區(qū)鐵路路堤工程安全風(fēng)險(xiǎn)分析[D];西南交通大學(xué);2011年

5 趙峰;鐵路填石路堤的沉降與穩(wěn)定性分析[D];西南交通大學(xué);2013年

6 崔耀璞;高速鐵路路堤穩(wěn)定和地基沉降影響因素敏感性分析[D];西南交通大學(xué);2014年

7 石龍;風(fēng)沙流對(duì)鐵路路堤的響應(yīng)規(guī)律及新型擋沙墻設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化模擬研究[D];蘭州交通大學(xué);2014年

8 鐘正;鐵路路堤震陷振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)研究[D];中南大學(xué);2011年

9 朱炯;結(jié)合貴廣客運(yùn)專(zhuān)線填石路堤穩(wěn)定性的分析研究[D];西南交通大學(xué);2011年

10 王燕;京滬高速鐵路樁板式低矮路堤激振試驗(yàn)技術(shù)與理論分析[D];西南交通大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2560046