過渡段路基在土柱荷載下的沉降分析.pdf

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1、過渡段路基在土柱荷載下的沉降分析Settlementanalysisoftransitionsectionofsubgradeundertheloadofsoilcolumn楊志鵬(甘肅林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅天水741020)摘要：本文結(jié)合哈一大客運(yùn)專線，采用有限元軟件ANSYS，計(jì)算路基在土柱荷載作用下的工后沉降，6個(gè)月后的沉降滿足不大于15mm的規(guī)定，即預(yù)壓6個(gè)月后可鋪軌二關(guān)鍵詞：路基；沉降變形；ANSYS；土柱荷載Abstract：Thispaperrelyonhaerbin—dalian

2、highspeedrailway．throughcalculatingthepost—constructiondeformationunderofsoilcolumnload．After6months，thelargestsettlementvalueislessthan15mm，sowecanlayrailway．KeyWords：roadbed；deformation；ANSYS；soilcolumnload中圖分類號(hào)：TU445文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1003—8965(2016)04一f

3、)119-03在時(shí)速超過200km的客運(yùn)專線上，列車平穩(wěn)的運(yùn)行對(duì)基礎(chǔ)的沉降更加敏感，因此必須嚴(yán)格限制線下工程的沉降量?。路基施工完成后，待沉降符合要求后方可鋪軌，現(xiàn)有的沉降預(yù)測(cè)方法主要有三大類12-51。第一類：用分層總和法計(jì)算最終沉降量；第二類：根據(jù)固結(jié)理論．計(jì)算最終沉降量及其發(fā)展規(guī)律；第三類：由現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)資料推算沉降量與時(shí)間的關(guān)系。本文針對(duì)哈一大線路橋過渡段進(jìn)行分析，里程為DK752+074．75一DK752+095．74，涉及的地層主要有：第四系上更新統(tǒng)沖積黏質(zhì)黃土、下伏白堊系下統(tǒng)泥巖：黏質(zhì)

4、黃土為松軟土，具凍脹性，泥巖具有弱膨脹性。工點(diǎn)范圍內(nèi)，路基采用CFG樁加固。1土層流變分析計(jì)算模型假定、原則和本構(gòu)方程的選取1．1模型采用的假定、原則土柱荷載(上部軌道結(jié)構(gòu)和列車荷重相等的荷載)下，路基的工后沉降值反映了路基土的密實(shí)度及強(qiáng)度?，F(xiàn)階段沒有可靠的路基工后沉降計(jì)算理論，本文通過流變力學(xué)方法，計(jì)算工后沉降并確定鋪軌時(shí)間。模型頂面寬度為13．6m，路基高度為4．7m，邊坡為1：1．5，寬度取120m，深度取70m，采用plane42平面單元。1)邊界條件：約束復(fù)合地基左右水平位移，下邊界為

5、全約束。2)采用復(fù)合模量法計(jì)算復(fù)合地基的彈性模量。3)在流變計(jì)算中只考慮土的流變。1．2本構(gòu)方程的選取按照流變力學(xué)方法，土的瞬時(shí)彈性應(yīng)變Ee、粘彈性應(yīng)變￡ve和粘塑性應(yīng)變Evp三者迭加，即為土的非線性流變本構(gòu)模型：占。=占P+占P+占p=p去[·唧㈢，]]+專卜p愕卅+b扣小恃H尋川式中：EH，E女l’E^2各為三個(gè)彈簧常數(shù)，仇l，叩女2為粘性系數(shù)。仇lEkIEⅣrh,2E☆2本文采用開爾文流變模型，如圖1所示。E女2El圖1開爾女；j；f!蠻模墨!J1．3流變模型參數(shù)本文計(jì)算中流變模型的參數(shù)和

6、下臥層土的參數(shù)如表1、表2所示。1．4有限元網(wǎng)格劃分有限元網(wǎng)格劃分見圖2。圖2有限元網(wǎng)格劃分模型2施工期的土柱荷載為確保鋪軌前路基的沉降值不大于客運(yùn)專線規(guī)范限定的允許值，必須在路基上堆載一個(gè)由列車荷載和軌道換算成的土柱荷載。單線鐵路換算的土柱荷載見表3所示。由于本路基為雙線設(shè)計(jì)．設(shè)計(jì)土柱荷載如圖3所示。19表1開爾文流變模型參數(shù)土層厚度《m)EH(kPa)EKl(kPa)EK2(kPa)nK1(kPad)nK2(kPa．d)l黏質(zhì)黃土20．385X1044．063X1040．618X1045．3

7、82X104405X104表2下臥層土的參數(shù)材料E(MPa)泊松比u密度(kg／m3)粘聚力c(kPa)摩擦角由(。)厚度h{m】黏質(zhì)黃土3．840311950302510泥巖330．26210010014>20—L』．1。．圖3軌道與列車荷載換算土柱截面圖土柱荷載為：F=(329X2+8+8)X3X9．8／2=331．926kN；土柱荷載均布后的面分布荷載集度q=24．406kN／m23沉降計(jì)算3．1路基在土柱荷載作用下的沉降1)經(jīng)計(jì)算，可知路基在土柱荷載作用下，DK752+073、DK752

8、+088、DK752+093三個(gè)斷面的加固區(qū)頂面工后沉降隨時(shí)間變化圖見圖4所示。02468時(shí)fj』fJ』’圖4路基各斷面沉降一時(shí)間曲線由圖可知，前期沉降發(fā)展比較快，發(fā)展到6個(gè)月，沉降曲線趨于平緩，之后以緩慢的速度發(fā)展。2)圖5、圖6、圖7分別給出了三個(gè)斷面加固區(qū)頂面的計(jì)算值和實(shí)測(cè)值的對(duì)比圖。120三篷避l、一盤囂01234567891011時(shí)日J(rèn)j】)圖6DK752+088加固區(qū)頂面對(duì)比圖01234567891011時(shí)川tJ)圖7DK752+093加固區(qū)頂面對(duì)比圖表3軌道及列車荷載換算的土柱高度