铁路U型结构路基复合地基的沉降与力学特性研究

【摘要】我国的铁路建设进入了跨越式发展时期,施工工期紧、路基不均匀沉降大及土地资源紧缺等问题日益突出。在借鉴钢筋混凝土挡土墙和箱梁设计思路的基础上,本文提出了一种新型路基结构——悬臂式U型结构路基,它具有刚度大、变形小、整体性好和不均匀沉降小等优点；也解决了常规放坡路基占用土地面积大以及地基处理面积大的问题。基于此,本文对U型结构路基荷载下垫层参数、桩体参数(桩长、桩径和桩间距)及路基高度对复合地基的沉降、附加应力、桩的应力及桩土应力比的影响,及车辆轨道—U型结构路基—复合地基耦合系统的动力响应进行了系统深入的研究,主要研究内容和成果如下：(1)U型结构路基与地基是一个整体,两者间相互协调,共同作用。地基系数是影响U型结构路基的变形和内力的最关键因素,地基系数达到6000kN/m3时,U型结构路基的沉降、底板的差异沉降及结构的次应力都趋于稳定；U型结构路基的高度应控制在5m左右,并应在出现应力集中区域采取加密布置箍筋或布置加强钢筋的构造措施；增大U型结构的厚度和提高U型结构混凝土强度等级都可以增大结构的刚度,提高抗挠曲变形能力,混凝土的强度等级比结构厚度对于结构内力的影响小,混凝土的强度等级宜取C30。(2)垫层在U型结构路基复合地基中具有分担桩土荷载的重要作用,厚度建议取0.4m,过厚的垫层使桩承担的荷载减少且不经济；桩长对U型结构路基复合地基的沉降和应力特性有显著的影响,桩身长度应取15m,穿透软土压缩层,进入承载力高、压缩量小的土层；减小桩间距和增大桩径都可以增大复合地基的置换率,减小复合地基沉降,桩间距的影响比桩径显著,选用细桩密布方案,桩间距取3.5m,桩径取0.5m。(3)在车辆轨道—U型结构路基—复合地基耦合系统中,行车荷载通过钢轨、轨道板、U型结构路基、垫层传递到复合地基,在传递过程中,能量被各种介质吸收,各动力响应指标值逐渐衰减。钢轨振动远大于轨道板,从轨道板到支承层再到U型结构路基振动逐渐衰减,但相差不大；再通过垫层传递到复合地基,衰减达90%左右。双向同时行车或单侧行车时,U型结构路基复合地基均能满足列车高速运行时平稳性和稳定性的要求。(4)钢轨、轨道板、U型结构路基和复合地基各动力指标的时程曲线均有明显的轮对效应、叠加效应,从上部钢轨传递到复合地基的深部,轮对效应逐渐减弱。行车速度对U型结构路基复合地基的动力学性能的影响较大,列车运行速度的提高会加剧钢轨的振动和动力冲击效应,需要合理控制行车速度,保证行车安全。(5)以M-B联合解析法为基础,采用C语言编写U型结构路基复合地基的附加应力程序,结合分层总和法得出的复合地基沉降结果与有限元模拟结果有相似的变化规律,此方法计算U型结构路基复合地基的沉降可行。
【作者】李懿；
【导师】王连俊；
【作者基本信息】北京交通大学，道路与铁道工程，2014，博士
【关键词】铁路U型结构路基；复合地基；沉降；桩土应力比；M-B联合解析法；动力响应；车辆轨道-U型结构路基-复合地基空间耦合系统；

【参考文献】
[1]杨秀云,韩有志,张芸香.距树干不同距离处华北落叶松人工林细根生物量分布特征及季节变化[J].植物生态学报,2008,06:1277-1284.
[2]曲婧璇.自驾车旅游营地建设研究[D].浙江海洋学院,农村与区域发展（专业学位）,2014,硕士.
[3]李学平,姚伟荣,陈奇,刘保华.郑州邮件处理中心信盒输送系统的设计与实现[J].邮电设计技术.1998(03)
[4]王绍马.基于供应链的H电梯公司供应商质量评价及其管理研究[D].河北工业大学,工商管理,2013,硕士.
[5]李旭刚.合成空间理论视域下隐喻翻译之认知映射过程研究[D].西南交通大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[6]霍雪松.数据挖掘技术用于调度数据网络业务流分析[J].江苏电机工程,2004,03:5-7.
[7]常海涛.基于人工免疫粒子滤波的纯电动汽车锂电池SOC估计研究[D].北京交通大学,智能交通工程,2013,硕士.
[8]陆涛,陶曙明,张范斌,戴志刚,徐兴原,温治.均热炉群钢锭烧好动态预报计算机优化控制系统及其应用[J].冶金自动化,2005,06:23-27+45.
[9]马洪伟.“网络反腐”的法治化研究[D].淮北师范大学,法学理论,2014,硕士.
[10]王恒苍.《证治要义》对仲景学说应用与发挥的研究[D].浙江中医药大学,中医临床基础,2014,硕士.
[11]王琪.新建地方本科院校的就业指导服务中心建设研究[D].中南民族大学,公共管理（专业学位）,2013,硕士.
[12]侯蓉.中部地区基本公共服务均等化比较研究[D].西北大学,国民经济学,2013,硕士.
[13]赵玉芳,唐立新.极小化最大完工时间的单机连续型批调度问题[J].自动化学报,2006,05:730-737.
[14]倪菲菲.《老友记》中话语标记语Anyway的关联视角研究[D].吉林大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[15]马玉杰.公路隧道施工围岩稳定极限位移预测模型研究[D].北京交通大学,2014.
[16]秦青.微电网能量管理系统经济优化的研究[D].北京建筑大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[17]陈长华.中国大陆户外音乐节发展现状研究[D].山东大学,艺术学,2013,硕士.
[18]廖昆明.微波介质材料电磁特性参数测量的研究[D].南昌大学,2012.
[19]元春梅.基于1,3,5-三苯基苯的三吡啶类配体及其金属有机配合物的合成及性能研究[D].西北大学,2014.
[20]马青.具有频率约束的自卸车车厢轻量化研究[D].吉林大学,流体力学,2013,硕士.
[21]卞京.中美隐私权类型化的比较分析[D].苏州大学,法律（专业学位）,2014,硕士.
[22]许倩.我国上市公司并购交易模式研究[D].北京交通大学,2013.
[23]方李琴.二倍体OT百合2n配子产生及杂交后代鉴定[D].浙江大学,风景园林（专业学位）,2013,硕士.
[24]刘鹏.数据挖掘技术在税务稽查中的研究与实现[D].西安电子科技大学,计算机技术,2011,硕士.
[25]钱荣.聚合物基导热复合材料的制备与绝缘性能研究[D].上海交通大学,2014.
[26]王楠.新能源上市公司股利政策与企业价值关系研究[D].首都经济贸易大学,企业管理,2013,硕士.
[27]康翰林.盗窃转化为抢劫的定性研究[D].沈阳师范大学,法律,2014,硕士.
[28]舒大兴.水文信息系统现代化研究[D].河海大学,2005.
[29]冯国毅.虚拟化系统资源重组方法研究[D].重庆大学,计算机系统结构,2014,硕士.
[30]曾武.浅谈水彩画创作的生活感受[D].湖南师范大学,艺术（专业学位）,2014,硕士.
[31]赵红丹.改进的岭估计在Logistic模型中的应用[D].哈尔滨工业大学,概率论与数理统计,2014,硕士.
[32]贺嘉.国际商事仲裁裁决发回重裁制度研究[D].西南政法大学,国际法学,2012,硕士.
[33]罗杨.基于GNSS的虚拟应答器设计与测试[D].北京交通大学,2014.
[34]王新民,邵贝恩.卫星遥感图像大地几何校正的一种方法[J].自动化学报,1996,03:376-378.
[35]刘琳,赵军,付金霞,王雪平.我国航空航天遥感技术进展初探[J].华北航天工业学院学报,2005,03:10-13.
[36]李智强.基于UDP组播的MPEG-2码流分析系统设计与实现[D].华侨大学,电子与通信工程（专业学位）,2013,硕士.
[37]丛驰地.论夏丐尊作文教学思想[D].山东师范大学,学科教学（专业学位）,2013,硕士.
[38]马志远.聚类算法和分类算法在入侵检测中的应用研究[D].曲阜师范大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[39]林松.中国移动手机支付平台设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[40]段荣.大学生参与旅游酒店团购的影响因素研究[D].南京大学,人文地理学,2013,硕士.
[41]焦方谦.彩花沟铜矿区综合异常评价方法研究及其应用[D].新疆大学,矿产普查与勘探,2013,硕士.
[42]蔡翼飞,魏后凯,吴利学.我国城市高端制造业综合成本测算及敏感度分析[J].中国工业经济,2010,01:34-44.
[43]李赞.管制刑若干问题研究[D].苏州大学,法律,2003,硕士.
[44]周杜娟.IGF-II、VEGF、D2-40在胆管癌中的表达及与淋巴转移过程中关系变化的研究[D].湖南师范大学,内科学,2013,硕士.
[45]徐云霄.基于统一模型下的间接式TPMS的建模与实验研究[D].燕山大学,车辆工程,2014,硕士.
[46]安圆圆.三峡库区云阳县经济社会发展生态途径研究[D].重庆大学,环境科学与工程,2014,硕士.
[47]刘倩.关于儿童福利政策的碎片化现象研究[D].中国矿业大学,行政管理,2014,硕士.
[48]李晓印.基于GIS的植被空间格局研究——以在陕西省耀县的实验为例[D].西北大学,2004.
[49]杜杰.井下煤流矸石跳汰分选关键技术研究与应用[D].中国矿业大学,采矿工程,2014,硕士.
[50]赵莉莉.汉维缩略语的类型及其翻译[D].新疆师范大学,中国少数民族语言文学（专业学位）,2013,硕士.