地下水位变化对高速铁路高架桥桩基础影响研究
发布时间：2021-02-19 05:07
高速铁路作为一种重要的交通方式,在我国经济社会发展中发挥至关重要的作用。为满足严格的工后沉降要求和节约土地资源,许多高铁线路大量地采用高架桥作为下部支撑结构。然而,由于气候变化和抽取地下水,我国多个地区地下水位不断下降,给高速铁路高架桥基础带来了严重问题,已有案例表明,地下水位下降将引起高铁高架桥桥墩发生较大沉降,其维修耗费大量人力物力。目前该方面研究还比较少,开展地下水位变化对高铁高架桥群桩基础的影响规律研究是十分必要的。本文通过开展离心模型试验和有限元数值模拟,系统研究了单桩和不同长度群桩在水位下降和水位循环升降工况下的变化特征。主要研究工作和相应研究结果如下:（1）开展水位连续下降工况的离心模型试验,研究了单桩和不同长度群桩在地下水位下降3次条件下的受力和沉降变化过程。结果表明,地下水位下降会引起地面和桩基础发生较大附加沉降,给高铁正常运营带来不利影响。（2）采用有限元方法对水位下降工况的离心试验进行了模拟,得到与试验测试结果相吻合的有限元模型。有限元结果表明,桩侧土体与桩基础的相对位移决定了桩侧摩阻力分布,地下水位下降,桩土相对位移增大,负摩阻力和下部正摩阻力均增大。距离桩基越...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 研究现状
1.2.1 地下水下降造成地面沉降及对高铁工程的影响
1.2.2 地下水变化对桩基础的影响
1.2.3 负摩阻力作用下桩基的变化规律
1.3 存在的问题
1.4 本文主要工作
2 离心模型试验案例模拟和分析
2.1 试验概况
2.2 试验分析
2.2.1 结果分析
2.2.2 试验分析
2.3 模拟步骤
2.4 有限元结果
2.5 本章小结
3 地下水变化对桩基础影响的离心模型试验
3.1 概述
3.2 ZJU400超重力离心机
3.3 试验方案
3.3.1 离心模型试验比尺关系
3.3.2 模型桩
3.3.3 模型土与孔压测量
3.3.4 位移测量
3.3.5 压入模型桩
3.4 水位控制系统
3.5 地下水位下降试验
3.6 本章小结
4 地下水位下降试验结果分析及有限元模拟
4.1 离心试验结果分析
4.1.1 孔压的变化
4.1.2 地下水下降对桩基轴力的影响
4.1.3 基桩位置的影响
4.1.4 地基和桩基沉降
4.1.5 有效应力法评价桩身轴力
4.2 有限元数值模拟建模
4.2.1 三维有限元模型的建立
4.2.2 土体与结构的基本物理参数
4.2.3 模拟步骤
4.3 数值模拟验证
4.3.1 土体有效应力验证
4.3.2 地面和桩基础沉降对比验证
4.3.3 桩基础轴力对比验证
4.4 数值模拟结果分析
4.4.1 土体沉降模式分析
4.4.2 桩-土相互作用分析
4.4.3 承台内力分析
4.5 本章小结
5 地下水位循环升降离心模型试验
5.1 概况
5.2 试验方案
5.3 试验结果分析
5.3.1 孔压变化
5.3.2 地基和桩基础沉降
5.3.3 桩基轴力变化
5.4 本章小结
6 考虑水位下降作用的桩基础设计
6.1 受循环荷载桩基础累积沉降模型
6.2 考虑水位下降作用的简化设计方法
6.3 案例计算
6.4 地下水下降对已建桥梁桩基础的累积沉降影响
6.5 本章小结
7 结论与展望
7.1 本文主要结论
7.2 进一步研究工作展望
参考文献
作者简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]水位循环升降作用下粉土变形及沉降机理[J]. 张英平,唐益群,徐杰,周洁. 同济大学学报(自然科学版). 2017(12)
[2]高速铁路桥梁桩基础竖向动荷载测试[J]. 聂如松,唐盛米,冷伍明,杨奇,程龙虎. 铁道学报. 2017(09)
[3]地下水位循环变化时隧道开挖对群桩的长期影响研究[J]. 马少坤,邵羽,吕虎,WONG K S,吴宏伟,陈欣,江杰. 岩土力学. 2016(06)
[4]考虑固结过程的单桩负摩擦数值模型[J]. 杨军,张大峰. 清华大学学报(自然科学版). 2015(12)
[5]基于改进荷载传递法计算降水引起的基桩沉降[J]. 贾煜,宋福贵,王炳龙,杨龙才. 岩土力学. 2015(01)
[6]基于沉降控制的竖向下压循环荷载作用下的桩基设计方法[J]. 陈仁朋,任宇,陈云敏. 岩土工程学报. 2015(04)
[7]某高速铁路桥墩沉浮成因分析及处理措施探讨[J]. 韩晓强,邹振华,董亮. 铁道建筑. 2014(09)
[8]抽降水引起的桥梁桩基沉降计算[J]. 魏丽敏,刘御刚,冯胜洋. 水文地质工程地质. 2014(02)
[9]台湾浊水溪冲积扇地下水位变化及地面沉降对高铁之影响[J]. 杨恒伟. 上海国土资源. 2013(04)
[10]砂土中大直径单桩水平受荷离心模型试验[J]. 朱斌,熊根,刘晋超,孙永鑫,陈仁朋. 岩土工程学报. 2013(10)
博士论文
[1]长期竖向循环荷载作用下桩的变形特性试验及理论研究[D]. 任宇.浙江大学 2013
硕士论文
[1]水位波动条件下新近沉积土地基沉降特性试验研究[D]. 杨希.武汉科技大学 2012
[2]竖向荷载作用下桥梁桩基础沉降分析[D]. 韩梅.西南交通大学 2007
本文编号：3040644
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 研究现状
1.2.1 地下水下降造成地面沉降及对高铁工程的影响
1.2.2 地下水变化对桩基础的影响
1.2.3 负摩阻力作用下桩基的变化规律
1.3 存在的问题
1.4 本文主要工作
2 离心模型试验案例模拟和分析
2.1 试验概况
2.2 试验分析
2.2.1 结果分析
2.2.2 试验分析
2.3 模拟步骤
2.4 有限元结果
2.5 本章小结
3 地下水变化对桩基础影响的离心模型试验
3.1 概述
3.2 ZJU400超重力离心机
3.3 试验方案
3.3.1 离心模型试验比尺关系
3.3.2 模型桩
3.3.3 模型土与孔压测量
3.3.4 位移测量
3.3.5 压入模型桩
3.4 水位控制系统
3.5 地下水位下降试验
3.6 本章小结
4 地下水位下降试验结果分析及有限元模拟
4.1 离心试验结果分析
4.1.1 孔压的变化
4.1.2 地下水下降对桩基轴力的影响
4.1.3 基桩位置的影响
4.1.4 地基和桩基沉降
4.1.5 有效应力法评价桩身轴力
4.2 有限元数值模拟建模
4.2.1 三维有限元模型的建立
4.2.2 土体与结构的基本物理参数
4.2.3 模拟步骤
4.3 数值模拟验证
4.3.1 土体有效应力验证
4.3.2 地面和桩基础沉降对比验证
4.3.3 桩基础轴力对比验证
4.4 数值模拟结果分析
4.4.1 土体沉降模式分析
4.4.2 桩-土相互作用分析
4.4.3 承台内力分析
4.5 本章小结
5 地下水位循环升降离心模型试验
5.1 概况
5.2 试验方案
5.3 试验结果分析
5.3.1 孔压变化
5.3.2 地基和桩基础沉降
5.3.3 桩基轴力变化
5.4 本章小结
6 考虑水位下降作用的桩基础设计
6.1 受循环荷载桩基础累积沉降模型
6.2 考虑水位下降作用的简化设计方法
6.3 案例计算
6.4 地下水下降对已建桥梁桩基础的累积沉降影响
6.5 本章小结
7 结论与展望
7.1 本文主要结论
7.2 进一步研究工作展望
参考文献
作者简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]水位循环升降作用下粉土变形及沉降机理[J]. 张英平,唐益群,徐杰,周洁. 同济大学学报(自然科学版). 2017(12)
[2]高速铁路桥梁桩基础竖向动荷载测试[J]. 聂如松,唐盛米,冷伍明,杨奇,程龙虎. 铁道学报. 2017(09)
[3]地下水位循环变化时隧道开挖对群桩的长期影响研究[J]. 马少坤,邵羽,吕虎,WONG K S,吴宏伟,陈欣,江杰. 岩土力学. 2016(06)
[4]考虑固结过程的单桩负摩擦数值模型[J]. 杨军,张大峰. 清华大学学报(自然科学版). 2015(12)
[5]基于改进荷载传递法计算降水引起的基桩沉降[J]. 贾煜,宋福贵,王炳龙,杨龙才. 岩土力学. 2015(01)
[6]基于沉降控制的竖向下压循环荷载作用下的桩基设计方法[J]. 陈仁朋,任宇,陈云敏. 岩土工程学报. 2015(04)
[7]某高速铁路桥墩沉浮成因分析及处理措施探讨[J]. 韩晓强,邹振华,董亮. 铁道建筑. 2014(09)
[8]抽降水引起的桥梁桩基沉降计算[J]. 魏丽敏,刘御刚,冯胜洋. 水文地质工程地质. 2014(02)
[9]台湾浊水溪冲积扇地下水位变化及地面沉降对高铁之影响[J]. 杨恒伟. 上海国土资源. 2013(04)
[10]砂土中大直径单桩水平受荷离心模型试验[J]. 朱斌,熊根,刘晋超,孙永鑫,陈仁朋. 岩土工程学报. 2013(10)
博士论文
[1]长期竖向循环荷载作用下桩的变形特性试验及理论研究[D]. 任宇.浙江大学 2013
硕士论文
[1]水位波动条件下新近沉积土地基沉降特性试验研究[D]. 杨希.武汉科技大学 2012
[2]竖向荷载作用下桥梁桩基础沉降分析[D]. 韩梅.西南交通大学 2007
本文编号：3040644
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