降水引起的地面沉降对轨道结构变形的影响
发布时间：2022-02-27 22:03
从“引进、消化、吸收、再创新”战略到“走出去”战略,我国高铁事业取得了举世瞩目的成就。然而日益突出的地面沉降问题已经成为限制高铁发展的一大重要因素。许多学者通过数值模拟的方法研究地面沉降对高铁安全运行的影响,但是关于地下水开采和基坑降水引起地面沉降对高铁轨道结构变形的影响方面的理论研究比较少。因此本文针对这一热点问题展开了一系列的基础理论研究工作,为后续深入研究做好铺垫。在空旷场地上开采地下水和工程基坑降水通常不设置止水帷幕,同时许多基坑的平面形状和抽水井的分布都可以近似为圆形,因此我们重点研究圆形及近圆形基坑敞开式降水引起的地面沉降规律。本文基于竖向分层、水平微分的思想,选取柱坐标应用土体一维固结本构关系,建立多层偏微分控制方程组,并引入井流降深函数,求解得到理论解析解。结果表明测点地面沉降值s与测点至井群中心距离r符合半对数线性关系,即s=c1-c2lnr。考虑到轨道结构层的复杂性和理论研究简化的必要性,研究上述曲线形式的地面沉降作用下梁的变形反应是后续研究的一个前提和基础。因此我们将轨道结构模型化为有限长混凝土梁,应用弹性地基梁理论,建...
【文章来源】：天津大学天津市211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 敞开式降水引起地面沉降的研究现状
1.2.2 地面沉降对高速铁路影响的研究现状
1.2.3 设计计算中考虑基础变形的研究现状
1.3 本文研究主要内容和创新点
1.3.1 主要内容
1.3.2 主要创新点
第2章 圆形基坑敞开式降水引起的地面沉降
2.1 地面沉降规律的理论推导
2.1.1 井流降深函数
2.1.2 地面沉降控制方程导出
2.1.3 地面沉降控制方程求解
2.1.4 地面沉降和分层沉降公式
2.2 地面沉降规律的实例验证
2.2.1 理论解验证
2.2.2 工程实例一
2.2.3 工程实例二
2.3 本章小结
第3章 s-lnr沉降曲线下弹性地基梁的变形分析
3.1 理论模型
3.1.1 弹性地基梁理论
3.1.2 梁贴合下沉模型
3.1.3 梁产生脱空模型
3.2 控制微分方程的建立
3.2.1 梁下地面沉降曲线的导出
3.2.2 弹性地基梁基本微分方程
3.2.3 两种模型的控制微分方程
3.3 控制微分方程的求解
3.3.1 解析解的探讨及有限差分法
3.3.2 梁贴合下沉模型方程求解
3.3.3 梁产生脱空模型方程求解
3.4 MATLAB编程计算
3.4.1 梁贴合下沉算例1
3.4.2 梁产生脱空算例2
3.4.3 参数变化对脱空长度的影响
3.5 本章小结
第4章 考虑渗流场与应力场耦合的有限元分析
4.1 有限元软件简介
4.1.1 ABAQUS在岩土问题中的适用性
4.1.2 ABAQUS/CAE功能模块
4.1.3 ABAQUS流固耦合分析
4.2 有限元模型的建立
4.2.1 几何模型尺寸
4.2.2 材料参数设置
4.2.3 分析步的设定
4.2.4 梁土接触面的处理
4.2.5 边界条件
4.2.6 网格划分
4.3 模拟结果分析与比较
4.3.1 孔隙水压力
4.3.2 地面沉降
4.3.3 梁的变形及内力
4.3.4 梁土接触面变化
4.4 本章小结
第5章 结论和展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]京津高铁北京段地面沉降监测及结果分析[J]. 刘欢欢,张有全,王荣,宫辉力,顾兆芹,阚京梁,罗勇,贾三满. 地球物理学报. 2016(07)
[2]抽水导致区域性地面沉降中的s–lnr线性关系[J]. 杨建民,纪森林. 岩土工程学报. 2016(09)
[3]地面沉降对路基上双块式无砟轨道平顺性的影响[J]. 蔡小培,刘薇,王璞,宁星. 工程力学. 2014(09)
[4]三参数弹性地基梁的有限差分法[J]. 王晓琴,赵德安,刘云帅. 城市道桥与防洪. 2014(08)
[5]区域沉降对京津城际高铁北京段线路坡度影响分析[J]. 杨艳,杨红军,王荣,周毅. 上海国土资源. 2014(02)
[6]深基坑敞开式降水设计及其对地面沉降的影响[J]. 刘波,周沛,刘超,童龙云. 安全与环境工程. 2013(06)
[7]深基坑降水三维变参数非稳定渗流与地面沉降耦合模型[J]. 陈兴贤,骆祖江,安晓宇,谈金忠,田开洋. 吉林大学学报(地球科学版). 2013(05)
[8]地面沉降对路基上单元板式无砟轨道平顺性的影响分析[J]. 赵立宁,蔡小培,曲村. 铁道标准设计. 2013(10)
[9]路基不均匀沉降引起有砟轨道沉降的计算方法[J]. 邹春华,周顺华,王长丹,廖悦. 同济大学学报(自然科学版). 2013(08)
[10]基于轨道板抗弯疲劳强度的不均匀沉降控制[J]. 陈仁朋,王作洲,蒋红光,边学成. 浙江大学学报(工学版). 2013(05)
博士论文
[1]潜水地区地铁车站深基坑降水开挖引起的变形研究[D]. 吴意谦.兰州理工大学 2016
硕士论文
[1]地下水开采对高速铁路无砟轨道桩板结构路基沉降及行车安全的影响研究[D]. 黄路炜.北京交通大学 2015
[2]京沪高速铁路沧州西站沉降及整治研究[D]. 胡伟松.中国铁道科学研究院 2015
[3]路基不均匀沉降对CRTSⅢ型板式无砟轨道力学特性的影响[D]. 肖威.西南交通大学 2015
[4]地面沉降下无砟轨道的力学特性研究[D]. 宁星.北京交通大学 2014
[5]天津地区地下水开采对京沪高速铁路路基沉降影响研究[D]. 熊隽.西南交通大学 2013
[6]路基不均匀沉降对岔区无砟轨道结构力学特性的影响研究[D]. 马军旺.北京交通大学 2011
[7]开敞式基坑降水引起的周边建筑物直接损失风险预测研究[D]. 宋丹举.郑州大学 2011
[8]基坑降水引起的地面沉降分析[D]. 李志平.中南大学 2008
[9]基于ABAQUS的立井降水数值模拟[D]. 李超.天津大学 2008
本文编号：3645369
【文章来源】：天津大学天津市211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 敞开式降水引起地面沉降的研究现状
1.2.2 地面沉降对高速铁路影响的研究现状
1.2.3 设计计算中考虑基础变形的研究现状
1.3 本文研究主要内容和创新点
1.3.1 主要内容
1.3.2 主要创新点
第2章 圆形基坑敞开式降水引起的地面沉降
2.1 地面沉降规律的理论推导
2.1.1 井流降深函数
2.1.2 地面沉降控制方程导出
2.1.3 地面沉降控制方程求解
2.1.4 地面沉降和分层沉降公式
2.2 地面沉降规律的实例验证
2.2.1 理论解验证
2.2.2 工程实例一
2.2.3 工程实例二
2.3 本章小结
第3章 s-lnr沉降曲线下弹性地基梁的变形分析
3.1 理论模型
3.1.1 弹性地基梁理论
3.1.2 梁贴合下沉模型
3.1.3 梁产生脱空模型
3.2 控制微分方程的建立
3.2.1 梁下地面沉降曲线的导出
3.2.2 弹性地基梁基本微分方程
3.2.3 两种模型的控制微分方程
3.3 控制微分方程的求解
3.3.1 解析解的探讨及有限差分法
3.3.2 梁贴合下沉模型方程求解
3.3.3 梁产生脱空模型方程求解
3.4 MATLAB编程计算
3.4.1 梁贴合下沉算例1
3.4.2 梁产生脱空算例2
3.4.3 参数变化对脱空长度的影响
3.5 本章小结
第4章 考虑渗流场与应力场耦合的有限元分析
4.1 有限元软件简介
4.1.1 ABAQUS在岩土问题中的适用性
4.1.2 ABAQUS/CAE功能模块
4.1.3 ABAQUS流固耦合分析
4.2 有限元模型的建立
4.2.1 几何模型尺寸
4.2.2 材料参数设置
4.2.3 分析步的设定
4.2.4 梁土接触面的处理
4.2.5 边界条件
4.2.6 网格划分
4.3 模拟结果分析与比较
4.3.1 孔隙水压力
4.3.2 地面沉降
4.3.3 梁的变形及内力
4.3.4 梁土接触面变化
4.4 本章小结
第5章 结论和展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]京津高铁北京段地面沉降监测及结果分析[J]. 刘欢欢,张有全,王荣,宫辉力,顾兆芹,阚京梁,罗勇,贾三满. 地球物理学报. 2016(07)
[2]抽水导致区域性地面沉降中的s–lnr线性关系[J]. 杨建民,纪森林. 岩土工程学报. 2016(09)
[3]地面沉降对路基上双块式无砟轨道平顺性的影响[J]. 蔡小培,刘薇,王璞,宁星. 工程力学. 2014(09)
[4]三参数弹性地基梁的有限差分法[J]. 王晓琴,赵德安,刘云帅. 城市道桥与防洪. 2014(08)
[5]区域沉降对京津城际高铁北京段线路坡度影响分析[J]. 杨艳,杨红军,王荣,周毅. 上海国土资源. 2014(02)
[6]深基坑敞开式降水设计及其对地面沉降的影响[J]. 刘波,周沛,刘超,童龙云. 安全与环境工程. 2013(06)
[7]深基坑降水三维变参数非稳定渗流与地面沉降耦合模型[J]. 陈兴贤,骆祖江,安晓宇,谈金忠,田开洋. 吉林大学学报(地球科学版). 2013(05)
[8]地面沉降对路基上单元板式无砟轨道平顺性的影响分析[J]. 赵立宁,蔡小培,曲村. 铁道标准设计. 2013(10)
[9]路基不均匀沉降引起有砟轨道沉降的计算方法[J]. 邹春华,周顺华,王长丹,廖悦. 同济大学学报(自然科学版). 2013(08)
[10]基于轨道板抗弯疲劳强度的不均匀沉降控制[J]. 陈仁朋,王作洲,蒋红光,边学成. 浙江大学学报(工学版). 2013(05)
博士论文
[1]潜水地区地铁车站深基坑降水开挖引起的变形研究[D]. 吴意谦.兰州理工大学 2016
硕士论文
[1]地下水开采对高速铁路无砟轨道桩板结构路基沉降及行车安全的影响研究[D]. 黄路炜.北京交通大学 2015
[2]京沪高速铁路沧州西站沉降及整治研究[D]. 胡伟松.中国铁道科学研究院 2015
[3]路基不均匀沉降对CRTSⅢ型板式无砟轨道力学特性的影响[D]. 肖威.西南交通大学 2015
[4]地面沉降下无砟轨道的力学特性研究[D]. 宁星.北京交通大学 2014
[5]天津地区地下水开采对京沪高速铁路路基沉降影响研究[D]. 熊隽.西南交通大学 2013
[6]路基不均匀沉降对岔区无砟轨道结构力学特性的影响研究[D]. 马军旺.北京交通大学 2011
[7]开敞式基坑降水引起的周边建筑物直接损失风险预测研究[D]. 宋丹举.郑州大学 2011
[8]基坑降水引起的地面沉降分析[D]. 李志平.中南大学 2008
[9]基于ABAQUS的立井降水数值模拟[D]. 李超.天津大学 2008
本文编号：3645369
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