高铁荷载下桩承式路基动力响应及土拱效应研究
发布时间：2021-03-30 19:20
土拱效应的作用机制是桩承式路堤荷载传递的关键性技术问题,然而高铁荷载作用下桩承式路堤中土拱效应的研究尚不充分。基于高铁设计规范的相关内容,建立了高铁荷载作用下桩承式路堤三维有限元分析模型,并采用已有研究结论验证了数值模型的正确性。根据该数值分析模型,首先分析了高铁荷载作用下路基的动力响应,研究了高铁荷载作用下道床和路堤不同位置处的竖向位移随时间的变化规律,以及路基中速度与加速度沿深度的分布规律。研究发现:道床和路堤表面处的竖向位移随时间变化呈倒"M"型周期变化,而路堤底部处呈"V"型周期变化;速度与加速度在路基深度范围内衰减了80%。通过变化桩间距、路堤高度以及路堤材料参数,分析其对高铁荷载作用下路堤应力和沉降发展规律的影响,进而分析其对土拱效应的影响。研究结果表明:动载作用下土拱效应依然存在,但有所减弱,动载峰值作用下减弱程度最大,谷值情况下有所恢复;桩间距和路堤高度对高铁荷载作用下桩承式路堤中土拱效应的影响较为明显,而路堤填料内摩擦角和剪胀角的影响则相对较小。
【文章来源】：岩土力学. 2020,41(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
高铁荷载传递结构示意图Fig.1Diagramofloadtransferofhigh-speedrailway
列车荷载选取瑞典X2000高速列车进行模拟，列车由1节牵引车厢和5节普通车厢组成，由于动力计算花费时间较长，为减少运算所需的时间，本文选取了1节普通车厢循环通过的方式进行计算分析，车厢结构示意图如图2所示，车厢具体的尺寸和荷载大小参数如表1所示。按照上述荷载等效方法的步骤计算列车运行速度为216km/h时，1节车厢在不同轨枕上随时间变化的等效力。距离起点O分别为3.525、4.175、4.825m处，连续3根轨枕在1节车厢通过时的等效荷载如图3所示。图21节车厢结构及轴载示意图Fig.2Geometryandaxleloadsofatraincarriage表1列车荷载计算参数Table1Parametersfortrainloadcomputation车厢长度L/m两相邻轴载间的距离a/m两相邻转向架间的距离b/m模拟车厢数单个轴载大小F/kN轨枕间距/m参数/m1252.51511000.651.25图3216km/h时连续三个轨枕一节车厢等效荷载示意图Fig.3Equivalentforcescorrespondingtothreeconsecutivesleepersforaloadmovingataspeedof216km/h
车运行速度为216km/h时，1节车厢在不同轨枕上随时间变化的等效力。距离起点O分别为3.525、4.175、4.825m处，连续3根轨枕在1节车厢通过时的等效荷载如图3所示。图21节车厢结构及轴载示意图Fig.2Geometryandaxleloadsofatraincarriage表1列车荷载计算参数Table1Parametersfortrainloadcomputation车厢长度L/m两相邻轴载间的距离a/m两相邻转向架间的距离b/m模拟车厢数单个轴载大小F/kN轨枕间距/m参数/m1252.51511000.651.25图3216km/h时连续三个轨枕一节车厢等效荷载示意图Fig.3Equivalentforcescorrespondingtothreeconsecutivesleepersforaloadmovingataspeedof216km/h
【参考文献】：
期刊论文
[1]桩承式路堤土拱效应三维离散元分析[J]. 鲍宁,魏静,陈建峰. 岩土力学. 2020(S1)
[2]循环荷载下竖向土拱演化规律试验研究[J]. 毕宗琦,宫全美,周顺华,程茜. 岩土力学. 2020(03)
[3]基于改进Terzarghi方法的桩网地基桩土应力计算[J]. 黄宇华,徐林荣,周俊杰,蔡雨. 岩土力学. 2020(02)
[4]考虑不完全土拱效应的浅层地基竖向应力计算[J]. 赖丰文,陈福全,万梁龙. 岩土力学. 2018(07)
[5]大振次列车动荷载作用下桩网加筋路堤土拱效应模型试验研究[J]. 陈仁朋,汪焱卫,陈金苗,边学成. 铁道学报. 2015(09)
[6]移动荷载作用下高速铁路轨道–路基–地基耦合系统振动加速度的空间分布特征[J]. 薛富春,张建民. 岩土工程学报. 2014(12)
[7]动荷载下桩承式路堤的承载特性及机制研究[J]. 许朝阳,周锋,吕惠,马耀仁,孟涛,完绍金. 岩土力学. 2014(11)
[8]列车移动荷载下高速铁路板式轨道路基动力性态的全比尺物理模型试验[J]. 蒋红光,边学成,徐翔,陈云敏,蒋建群. 岩土工程学报. 2014(02)
[9]Ⅰ型轨道-路基系统动力荷载放大系数模型试验研究[J]. 陈仁朋,王作洲,蒋红光,边学成. 岩土力学. 2013(04)
[10]桩承式路堤土拱效应分析[J]. 陈云敏,贾宁,陈仁朋. 中国公路学报. 2004(04)
本文编号：3110011
【文章来源】：岩土力学. 2020,41(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
高铁荷载传递结构示意图Fig.1Diagramofloadtransferofhigh-speedrailway
列车荷载选取瑞典X2000高速列车进行模拟，列车由1节牵引车厢和5节普通车厢组成，由于动力计算花费时间较长，为减少运算所需的时间，本文选取了1节普通车厢循环通过的方式进行计算分析，车厢结构示意图如图2所示，车厢具体的尺寸和荷载大小参数如表1所示。按照上述荷载等效方法的步骤计算列车运行速度为216km/h时，1节车厢在不同轨枕上随时间变化的等效力。距离起点O分别为3.525、4.175、4.825m处，连续3根轨枕在1节车厢通过时的等效荷载如图3所示。图21节车厢结构及轴载示意图Fig.2Geometryandaxleloadsofatraincarriage表1列车荷载计算参数Table1Parametersfortrainloadcomputation车厢长度L/m两相邻轴载间的距离a/m两相邻转向架间的距离b/m模拟车厢数单个轴载大小F/kN轨枕间距/m参数/m1252.51511000.651.25图3216km/h时连续三个轨枕一节车厢等效荷载示意图Fig.3Equivalentforcescorrespondingtothreeconsecutivesleepersforaloadmovingataspeedof216km/h
车运行速度为216km/h时，1节车厢在不同轨枕上随时间变化的等效力。距离起点O分别为3.525、4.175、4.825m处，连续3根轨枕在1节车厢通过时的等效荷载如图3所示。图21节车厢结构及轴载示意图Fig.2Geometryandaxleloadsofatraincarriage表1列车荷载计算参数Table1Parametersfortrainloadcomputation车厢长度L/m两相邻轴载间的距离a/m两相邻转向架间的距离b/m模拟车厢数单个轴载大小F/kN轨枕间距/m参数/m1252.51511000.651.25图3216km/h时连续三个轨枕一节车厢等效荷载示意图Fig.3Equivalentforcescorrespondingtothreeconsecutivesleepersforaloadmovingataspeedof216km/h
【参考文献】：
期刊论文
[1]桩承式路堤土拱效应三维离散元分析[J]. 鲍宁,魏静,陈建峰. 岩土力学. 2020(S1)
[2]循环荷载下竖向土拱演化规律试验研究[J]. 毕宗琦,宫全美,周顺华,程茜. 岩土力学. 2020(03)
[3]基于改进Terzarghi方法的桩网地基桩土应力计算[J]. 黄宇华,徐林荣,周俊杰,蔡雨. 岩土力学. 2020(02)
[4]考虑不完全土拱效应的浅层地基竖向应力计算[J]. 赖丰文,陈福全,万梁龙. 岩土力学. 2018(07)
[5]大振次列车动荷载作用下桩网加筋路堤土拱效应模型试验研究[J]. 陈仁朋,汪焱卫,陈金苗,边学成. 铁道学报. 2015(09)
[6]移动荷载作用下高速铁路轨道–路基–地基耦合系统振动加速度的空间分布特征[J]. 薛富春,张建民. 岩土工程学报. 2014(12)
[7]动荷载下桩承式路堤的承载特性及机制研究[J]. 许朝阳,周锋,吕惠,马耀仁,孟涛,完绍金. 岩土力学. 2014(11)
[8]列车移动荷载下高速铁路板式轨道路基动力性态的全比尺物理模型试验[J]. 蒋红光,边学成,徐翔,陈云敏,蒋建群. 岩土工程学报. 2014(02)
[9]Ⅰ型轨道-路基系统动力荷载放大系数模型试验研究[J]. 陈仁朋,王作洲,蒋红光,边学成. 岩土力学. 2013(04)
[10]桩承式路堤土拱效应分析[J]. 陈云敏,贾宁,陈仁朋. 中国公路学报. 2004(04)
本文编号：3110011
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