發(fā)布時間：2020-05-20 23:57

【摘要】：近年來,隨著中國鐵路網(wǎng)的不斷加密、擴大,越來越多的鐵路線路需要穿過人類活動頻繁的區(qū)域,并且存在公路和鐵路相互交叉的線路,在鐵路橋梁樁基附近難免會存在建筑物和堆土靜載,以及車輛動荷載,這些荷載的存在會對橋梁樁基產(chǎn)生不利影響,造成橋梁樁基的下沉和傾斜,嚴重時,會影響上部線路的行車安全。所以開展地表堆載對既有橋梁樁基受力特性的影響研究具有重要的現(xiàn)實工程意義。本文依托鄭徐(鄭州-徐州)高速鐵路一特大橋橋梁樁基側(cè)向堆載工程,通過建立樁土相互作用有限元模型,對樁基在側(cè)向堆載下的受力特性進行分析,主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:(1)分析了國內(nèi)外樁側(cè)荷載的研究現(xiàn)狀,提出了樁基礎研究中存在的問題和難點。從理論上分析了樁基荷載傳遞機理、側(cè)阻力和端阻力的機理,為模型的建立提供了支持。(2)采用ABAQUS有限元軟件研究樁側(cè)堆載對樁基承載特性的影響,研究結(jié)果顯示:對于單樁,堆載降低了樁基承載力,樁前側(cè)、后側(cè)應力在樁頂附近差別明顯,在樁深28米以下,樁前、后側(cè)應力基本相等,樁前側(cè)負摩阻力大于后側(cè),樁頂附近的樁和周圍土體的沉降大于樁端。在地面上,樁周圍土體的沉降量大于樁頂,隨著埋深的增加,土體和樁的沉降趨于相同;對于群樁,荷載主要由角樁和邊樁承擔,中心樁承擔的荷載最小,軸向力沿埋深減小速率:角樁邊樁中心樁。平行堆載的每個樁的側(cè)向摩阻力沿深度的分布是一致的。每個樁的豎向沉降基本相同,豎向沉降在樁頂部最大,沿深度逐漸減小。(3)采用控制變量法,研究不同堆載距離、堆載等級和堆載寬度對樁身軸力、樁側(cè)摩阻力和樁豎向沉降的影響。對于單樁,著重機理分析,分析在不同堆載距離、堆載等級和堆載寬度對單樁樁受力特性的影響;對于群樁,考慮群樁效應,分析在不同堆載距離、堆載高度和堆載寬度對各樁受力特性的影響。(4)分析了樁周土豎向沉降以及樁側(cè)中性點的空間分布規(guī)律,刻畫了中性面的空間分布。然后通過總結(jié)負摩阻力分布規(guī)律,簡化了穩(wěn)態(tài)下負摩阻力的分布形式,采用梯形進行擬合,推導出負摩阻力沿樁長的梯形分布函數(shù),通過現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)驗證梯形模型的合理性,結(jié)果表明采用梯形模型計算的下拉荷載與實測值的誤差在15%以內(nèi),說明梯形模型的合理性。
【圖文】：

（4） 對于支撐于堅硬巖石上的剛性樁，端阻力先于側(cè)摩阻力發(fā)揮；荷載傳遞過程可以表述為：將樁離散成若干微單元，并假設一點的摩阻力決定這一點的位移，則可以用獨立的彈簧來模擬樁土接觸面，，樁土荷載傳遞機理如圖2.1所示。圖2.1 樁土荷載傳遞機理

當樁土相對位移達到最大，這時接觸面上的摩阻力也會達到最大值，稱為樁側(cè)極限摩阻力（Ultimate side resistance），同時把摩阻力為零的點定義為中性點。側(cè)摩阻力傳遞機理如圖2.2所示。圖2.2 側(cè)摩阻力示意圖2.2.2 樁側(cè)負摩阻力計算方法樁側(cè)負摩阻力的計算方法主要有以下幾種。（1） Terzaghi-Peck法Terzaghi和Peck提出的計算方法，計算公式n0qDnQ dz （2-8）式中：nQ -下拉荷載，kN;
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U441;U443.15

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本文編號：2673406