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无砟轨道桩板结构路基合理选型研究

岳会婷  
【摘要】:按照我国最新铁路规范铁建设(2009)209号《高速铁路设计规范(试行)》规定:无砟轨道路基工后沉降应满足扣件调整能力和线路竖曲线圆顺的要求,工后沉降不宜超过15mm;路基与桥梁、隧道或横向结构物交界处的差异沉降不应大于5mm,不均匀沉降造成的折角不应大于1/1000。因此,常规的地基处理方法难以满足高速铁路的高平顺性、高安全性和高舒适性的标准要求。作为轨下基础的路基,控制其沉降,尤其是工后沉降对高速铁路至关重要。 桩板结构路基即是为解决控制沉降问题提出的新型轨下结构形式,在其有限的应用中显示出非常良好的技术经济效益。但我国目前对土质路基桩板结构的研究尚处于初级阶段,不同客运专线根据沿线的自然地理背景和地质条件,选择各自的结构形式,致使目前的桩板结构路基并没有统一的参考标准。设计理论不成熟、使用性能及受力特性不明确,因而尚需对其做进一步的研究。本文通过数值计算和仿真分析,对国内外主要桩板结构形式进行了研究。 1、收集国内外桩板结构的应用资料,并总结归纳为主要的三种形式:独立墩柱式、托梁式和埋入式。 2、按照结构力学知识将实体结构转化为结构力学中常见的平面杆系,并将结构所受外荷载简化为集中荷载或线荷载作用在平面杆系上。借助结构力学求解器,分析该超静定结构在各种效应(外力、温度效应、支座变形等)作用下的响应,包括内力(轴力、剪力、弯矩)的计算,位移(线位移、角位移)的计算。 3、利用有限差分软件FLAC3D,建立三种结构的仿真模型,分别计算在时速250km/h和时速300km/h两种工况下,列车轴重和动力激振作用对桩板结构产生的荷载效应。总结桩—土应力沿桩身的变化规律和承载板的挠度与抗拉应力的变化规律,对比三种结构主要承载部分的应力和位移,最后,得出结构的比选结果,为相关的设计及施工提出有益的建议。


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