【正文】 在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯謝意！ 同時(shí)也感謝學(xué) 院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計(jì)的環(huán)境。 (4)客運(yùn)專線 路基沉降控制分析，應(yīng)根據(jù)路堤基底墊層形式、加固樁的類型，采用復(fù)合地基或復(fù)合樁基理論進(jìn)行。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙 —————————————————————————————————————— 26 S= 1S + 2S (7) 其中： 1S 采用復(fù)合模量法計(jì)算， 2S 采用分層總和法。 圖 11 淺基礎(chǔ) 圖 12 樁基礎(chǔ) 圖 13 復(fù)合地基 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙 —————————————————————————————————————— 25 客運(yùn)專線路基地基加固常用形式與分析 在荷載作用下，增強(qiáng)體與天然地基土體通過變形協(xié)調(diào)共同直接承擔(dān)荷載作用是形成復(fù)合地基的基本條件。對(duì)淺基礎(chǔ)，荷載通過基礎(chǔ)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙 —————————————————————————————————————— 24 直接傳遞給地基土體，如圖 11 所示。 (5)工后沉降的計(jì)算 工后沉降是由鋪設(shè)無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu) 自重引起的沉降 和鋪軌后至運(yùn)營(yíng)完成所發(fā)生的沉降兩部分組成，即 Rs =s( 3T )— s( 0T )+ sts (5) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙 —————————————————————————————————————— 23 式中： 0T 為預(yù)計(jì)鋪設(shè)無(wú)砟軌道時(shí)間點(diǎn) ； 3T 為預(yù)定運(yùn)營(yíng)完成的時(shí)問點(diǎn) ( 3T = 0T 十 100 年 )； s(3T )— s( 0T )為路基在鋪軌后至運(yùn)營(yíng)完成所發(fā)生的沉降； sts 為鋪設(shè)無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)自重發(fā)生的沉降。 (2)沉降預(yù)測(cè)方法 在沉降預(yù)測(cè)方法的選擇上，不建議采用拓展雙線法。 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，大多數(shù)超載預(yù)壓路基段的沉降變形發(fā)展過程基本相同。當(dāng)邊樁水平位移超過 5mm／ d時(shí)，應(yīng)立即停止填筑，必要時(shí)進(jìn)行卸載處理，待恢復(fù)穩(wěn)定后再進(jìn)行填筑施工。 在路堤填筑期間，每天監(jiān)測(cè)一次，中間如因各種原因暫時(shí)停工期間，前 2 天每天監(jiān)測(cè)一次，以后每 3 天監(jiān)測(cè)一次，第 15~30 天每星期監(jiān)測(cè)一次，第 30~90 天每 15 天監(jiān)測(cè)一次，以后每個(gè)月監(jiān)測(cè)一次直至交驗(yàn)鋪軌。觀測(cè)桿與沉降鋼板焊接固定，并用 3 根直角鋼筋加強(qiáng)固定，使測(cè)桿與鋼板相互垂直。 圖 4 給出了路基中線及離路基中線最近軌道處的沉降隨時(shí)間變化曲線，從中可以看出，沉降從零時(shí)刻開始迅速增大，到 1 左右時(shí)達(dá)到最大值分別約為 5 l39。 計(jì)算模型及荷載 路基模型簡(jiǎn)化為二維平面問題，寬度取 160 m，高度取 90 m 計(jì)算機(jī)軟件 自動(dòng)劃分網(wǎng)格，有限元網(wǎng)格見圖 4，其中圖 4a)為分離式有限元網(wǎng)格，共有 18 077 個(gè)結(jié)點(diǎn)， 5 910 個(gè)單元；圖 4b)為復(fù)合模量法有限元網(wǎng)格，共有 5 047 個(gè)結(jié)點(diǎn)， 1 624 個(gè)單元，有限元網(wǎng)格兩側(cè)水平方向約束，豎直方向自由，底部邊界采用水平方向，豎直方向約束的邊界條件。 某工程概況及參數(shù) 某客運(yùn)專線的路堤橫斷面如圖 7 所示，Ⅲ為堤身，Ⅱ?yàn)榈鼗幚韰^(qū)地基 ，處理方法為擠密樁， I 為處理區(qū)以下的地基。 在填筑加載期，坡腳處由于路堤填筑的加載作用有隆起現(xiàn)象，某級(jí)荷載填筑完畢后，該處即發(fā)生隆起，一旦重新填筑，該處又有新的隆起，這與實(shí)際情況相符。 cj3的模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果總體趨勢(shì)一致，模擬結(jié)果略小于實(shí)測(cè)結(jié)果，可見采用有限元法實(shí)現(xiàn)分級(jí)加載的模擬有較高的可信度。 施工斷面采用“分層輪加法”施工，每次填筑 50～ 60 cm，對(duì)有限元計(jì)算而言，相當(dāng)于單元數(shù)目隨著施工進(jìn)程逐步增加，若嚴(yán)格按照每次填筑高度劃分單元，雖然更精確地模擬了施工過程，但勢(shì)必大大增加單元數(shù)目及計(jì)算工作量。同樣，關(guān)閉單元的質(zhì)量和其他類似效果也設(shè)為 0值。并將計(jì)算值與實(shí)際觀測(cè)的每層沉降進(jìn)行 對(duì)比分析。結(jié)構(gòu)單元和界面單元類型將自動(dòng)和土單元類型相匹配。 (2)邊界條件的確定 如圖 2按照平面應(yīng)變建立有限元模型。填筑期間通過邊樁監(jiān)測(cè)到左側(cè)地面略有上升。 下面 結(jié)合河南省嶺南高速公路路基斷面監(jiān)測(cè)成果，探討了逐級(jí)填筑作用下路基沉降變形數(shù)值仿真技術(shù) 。因此，在路基工后沉降控制設(shè)計(jì)中，除傳統(tǒng)的軟土、松軟土地基外，還需對(duì)可能發(fā)生較大沉降變形或不均勻沉降的其他土質(zhì)地基進(jìn)行必要的分析計(jì)算和加固處理。 課題研究的意義 橋梁建設(shè)飛速發(fā)展的同時(shí)，旅客對(duì)火車平穩(wěn)舒適度要求也逐漸提高，這必然要求逐漸提高鐵路橋梁路基沉降控制的標(biāo)準(zhǔn)，但是目前的地基處理理論與設(shè)計(jì)方法主要事針對(duì)傳統(tǒng)的軟弱土地基，并不完全適合鐵路橋梁路基工后沉降的設(shè)計(jì)計(jì)算與地基加工處理，為確保告訴列車的行車安全，盡量滿足旅客對(duì) 舒適度的要求，并減少日常維修工作，應(yīng)提出更合理沉降變形控制 體系。 13 列車荷載作用下的穩(wěn)定驗(yàn)算 與沉降計(jì)算 train load 。 建立了有限元模型，模擬逐級(jí)加荷條件下路基的沉降變形，為路基填筑施工控制提供了科學(xué)的參考；分析軌道與列車荷載特點(diǎn)，對(duì)軌道、列車荷載在穩(wěn)定、沉降計(jì)算中的考慮方式與簡(jiǎn)化形式提出了建議，同時(shí)用分離式和復(fù)合模量?jī)煞N方法對(duì)某高速鐵路客運(yùn)專線段復(fù)合地基加固路基在列車荷載作用下的沉降特性進(jìn)行了有限元分析，計(jì)算結(jié)果 驗(yàn)證了黃土復(fù)合地基剛度加固設(shè)計(jì)的可靠性；介紹了沉降設(shè)施的布置原則和技術(shù)要求及工后沉降量推算計(jì)算方法；以武廣鐵路客運(yùn)專線實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析了超載預(yù)壓路基沉降規(guī)律及特征，總結(jié)了與之相適應(yīng)的評(píng)估技術(shù)要求和經(jīng)驗(yàn)；通過對(duì)各種基礎(chǔ)形式的荷載傳遞特性、復(fù)合地基的形成條件等內(nèi)容的研究，提出客運(yùn)專線路基沉降控制分析應(yīng)根據(jù)路堤基底墊層形式、加固樁的類型，采用復(fù)合地基或復(fù)合樁基理論進(jìn)行；對(duì)管樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)合地基的變形特征和影響因素進(jìn)行了分析。 7 路堤填筑 7 逐級(jí)加荷有限元模型的建立 10 數(shù)值計(jì)算結(jié)果分析 12 列車運(yùn)行 13 列車荷載作用下的復(fù)合地基的沉降特性分析 17 第 4 章 路基沉降控制方法 18 超載預(yù)壓 23 復(fù)合地基的定義與本質(zhì) 我國(guó)先后建成了武漢長(zhǎng)江大橋（ 1957 年建成）、南京長(zhǎng)江大橋（ 1968年建成）、九江長(zhǎng)江大橋（ 1993 年建成，位于江西九江）和蕪湖長(zhǎng)江大橋（ 2020 年建成，位于安徽蕪湖） 4 座里程碑式的公鐵兩用特大鋼橋，實(shí)現(xiàn)了全部自行設(shè)計(jì)、制造和施工。 表 1 路基工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計(jì) 速度 /(km/h) 軌道結(jié)構(gòu)類型 一般地段工后沉降量 /mm 過渡段工后沉降量 /mm 沉降速率（ mm/a） 250 有砟軌道 100 50 30 300/350 有砟軌道 50 30 20 250/300/350 無(wú)砟軌道 工后沉降量 ≤ 15mm；長(zhǎng)度大于 20m 沉降比較均勻路基，工后沉降量 ≤ 30mm，且 shR ≥ 2sjV 。隨著我國(guó) 高等級(jí)鐵路 建設(shè)不斷向山區(qū)延伸，會(huì)越來(lái)越多地遇到在斜坡地基上填筑路堤的工程問題，對(duì)于此類問題，路基失穩(wěn)和不協(xié)調(diào)變形是 兩種種常見病害。片巖表面強(qiáng)風(fēng)化，風(fēng)化層厚 5～ 10m?？紤]到材料的非線性性質(zhì)，塑性變形區(qū)域采用足夠的網(wǎng)格密度。 6節(jié)點(diǎn)單元?jiǎng)澐质浅?序默認(rèn)的網(wǎng)格劃分方式，單元的插值為二階，單元?jiǎng)偠染仃囀峭ㄟ^ 3個(gè)高斯點(diǎn)進(jìn)行數(shù)值積分計(jì)算得到的。計(jì)算分析選用 6節(jié)點(diǎn)平面三角形單元進(jìn)行計(jì)算。要執(zhí)行分步施工計(jì)算，首先要建立一個(gè)幾何模型，它包含了計(jì)算要用到的全部對(duì)象。 在求解器中不能生成 新的單元，要“加入”一個(gè)單元，先關(guān)閉它，然后在合適的載荷步中重新激活它。 經(jīng)過計(jì)算，沉降板所埋設(shè)位置處， 3點(diǎn)的總沉降量分別為： 7 3 23 mm。建議后續(xù)施工中考慮左側(cè)路基沉降較大，應(yīng)稍微加厚鋪筑厚度，以平衡差異沉降，同時(shí)應(yīng)延長(zhǎng)每層填筑之間的停歇時(shí)問， 使其 充分沉降?？紤]到路基上軌道與列車荷載的特點(diǎn)，在 進(jìn)行客運(yùn)專線的路基沉降計(jì)算時(shí)，并不宜直接套用公路部門的做法，合理的做法應(yīng)該是考慮雙線的軌道荷載，對(duì)于列車荷載則可以考慮單個(gè)荷載。如果已知單軸受拉屈服應(yīng)力和單軸受壓屈服應(yīng)力，則內(nèi)摩擦角和粘聚力可表示為： )32 33(sin1 ?? ? ?? ? ?? c os6 )sin3(3 ?? yc (1) 上式中 ? 和 y? 與受壓、受拉屈服應(yīng)力的關(guān)系為： )(3 tc tc ?? ??? ??? )(32 tc tcy ?? ??? ?? (2) 復(fù)合模量法把加固區(qū)視為一種均勻的材料，計(jì)算中可將復(fù)地基加固區(qū)中增強(qiáng)體和基體兩部分視為一復(fù)合土體，采用復(fù)合縮模量 cE 來(lái)評(píng)價(jià)復(fù)合土體的壓縮性，豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基復(fù)土壓縮模量 cE 通常采用面積加權(quán)平均法計(jì)算，即： spc EmmEE )1( ??? (3) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙 —————————————————————————————————————— 16 其中， pE 為樁體壓縮模量； cE 為土體復(fù)合模量； sE 為土體縮模量； m 為復(fù)合地基量換率，m=2232 ld?(三角形布置 )； d 為樁體直徑； l 為樁間距。 畢