高铁振动荷载作用下饱和砂土地基动力特性研究
发布时间：2021-07-04 21:53
随着我国高速铁路事业的蓬勃发展,越来越多的高速铁路即将建成,高速列车荷载引起地基的振动问题也越来越受到广泛关注。饱和砂土地基作为地基的一种,在高速列车荷载下不仅会发生沉降,还可能会发生液化,从而引起一系列的危害。本文使用室内GDS动三轴仪器对福建标准砂进行一系列试验,探究高铁列车荷载作用下饱和砂土的累积应变和动孔压等动力特性;基于试验结果,使用ABAQUS有限元软件进行二次开发,得到刚度衰减模型并结合Mohr-Coulomb本构模型,模拟出饱和砂土的累积轴向应变并与试验结果进行对比,验证模型的可行性;利用ABAQUS有限元软件建立了轨道-路基-地基三维有限元模型,对高铁列车移动荷载作用下饱和砂土地基的动力响应进行研究,所得出的结论为铁路相关设计提供了理论的依据和参考。主要研究成果有以下4个方面:（1）对单向荷载作用下饱和砂土的动力特性进行试验研究,全面考虑了固结方法、频率、围压和动应力幅值等不同条件下,饱和砂土累积轴向应变和动孔压的发展规律。通过试验可以发现:偏压固结下砂土的动力特性表现出与等压固结完全不同的情况;动应力幅值和围压是决定饱和砂土动力特性发展的主要因素,饱和砂土累积轴向应...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：110 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中长期高速铁路网规划图
工程硕士专业学位论文列车振荷载作用下产生的塑性累积永久变形过大时，便会引起路基不同程度的不，会带来较大不均匀沉降的可能性，从而导致铁路线路不平顺，而在不平顺条件，路基动力响应加剧，路基变形向更不平顺方向发展，从而影响乘客舒适度、增用[3]。近些年来，世界各地建造了大量的高速铁路，然而在后期的运行过程中，多重大的交通事故：2003 年，日本长崎一辆高铁列车发生脱轨，20 人死亡，40（图 1-2）；2000 年，欧洲一辆跨国列车在法国北部发生脱轨，14 人受伤，法国，列车的脱轨的真正原因是由于铁路路基不平整。不仅如此，随着列车的行驶速，行车荷载的附加动应力必然会增加，车辆与轨道相互作用力加强，由此产生的力也必然随之提高。而随着速度增加，由列车荷载导致的动应力过大会直接影响方的地基土。现场实测资料表明[4]，实际铁路中，大约 70%的能量会被地基土上吸收，但是还是会有大约 30%的能量会通过传播至下层的地基土。而遭受到外加基土会发生塑性变形，破坏其稳定状态，从而很可能引起新的长期附加沉降，导基病害，使地基继续陷入不利轨道运营的恶性循环。
（a）受力图 （b）应力莫尔圆图 2-1 等压固结状态受力情况Figure 2-1 Stress in consolidation state2）单向循环三轴试验中土体的应力状态进行单向动三轴试验中，在固结阶段完成后，接下来就是施加轴向循环应力荷载用d 表示。动荷载施加时，土样中开始出现剪力。压半周时，0 d 1 2 ，剪应力d d 1 2 ；拉半周时，正应力c 0 d 1 2 ，剪应力 2-2 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]双向耦合循环剪切条件下饱和砂土体应变发展规律试验研究[J]. 赵凯,吴琪,熊浩,茅文博,陈国兴. 岩土工程学报. 2019(07)
[2]华南典型路基红黏土动力学特性动三轴试验分析[J]. 胡永强,汤连生,林沛元. 自然灾害学报. 2018(06)
[3]复杂加载条件下的砂土本构模型[J]. 万征,孟达. 力学学报. 2018(04)
[4]基于临界状态的砂土本构模型研究[J]. 姚仰平,张民生,万征,王乃东,朱超祁. 力学学报. 2018(03)
[5]基于现场液化试验的饱和砂土孔压增量计算模型[J]. 付海清,袁晓铭,王淼. 岩土力学. 2018(05)
[6]基于D-P损伤本构模型的修正优化[J]. 赵攀,伍开松,吴波,郗秦阳. 机械强度. 2017(04)
[7]波浪作用下饱和砂土孔压发展规律试验研究[J]. 邓海峰,刘振纹,祁磊,许浩,田伟,李春. 水利与建筑工程学报. 2017(03)
[8]饱和砂土的循环边界面本构模型[J]. 赵春雷,蔡国庆,赵成刚,张卫华. 固体力学学报. 2017(03)
[9]青藏铁路原状冻结砂土动力特性参数试验研究[J]. 何菲,王旭,刘德仁,蒋代军,刘博诗. 铁道学报. 2017(06)
[10]不规则动荷载作用下砂土孔压特性试验研究[J]. 潘坤,杨仲轩. 岩土工程学报. 2017(S1)
博士论文
[1]基于变围压应力路径的饱和软粘土动力特性试验研究[D]. 谷川.浙江大学 2012
[2]列车移动荷载作用下地基的动应力及饱和软粘土特性研究[D]. 王常晶.浙江大学 2006
[3]高速列车运动荷载作用下地基和隧道的动力响应分析[D]. 边学成.浙江大学 2005
硕士论文
[1]尾粉砂液化及液化后变形特性试验研究[D]. 严智慧.江西理工大学 2018
[2]地震频率对砂土液化的影响研究[D]. 曾事超.浙江海洋大学 2018
[3]颗粒形状特征的表征及对砂土剪切模量影响的研究[D]. 罗岚.浙江大学 2018
[4]非等向固结条件下饱和砂土的动强度试验研究[D]. 解新妍.长安大学 2017
[5]双向循环荷载作用下红土的动强度特性试验研究[D]. 徐鹏.西北农林科技大学 2017
[6]软土地区新建高铁振动对邻近既有铁路地基的长期影响研究[D]. 倪萍.北京交通大学 2015
[7]饱和含细砾砂土动强度试验研究[D]. 张苏.新疆农业大学 2015
[8]基于复杂应力路径饱和砂土动力试验的本构模型研究[D]. 陈星耀.浙江大学 2015
[9]富水砂性路基对列车振动荷载作用的动态响应[D]. 常世清.大连交通大学 2014
[10]高速铁路路基动力响应的现场测试及物理模型试验研究[D]. 徐翔.浙江大学 2014
本文编号：3265612
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：110 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中长期高速铁路网规划图
工程硕士专业学位论文列车振荷载作用下产生的塑性累积永久变形过大时，便会引起路基不同程度的不，会带来较大不均匀沉降的可能性，从而导致铁路线路不平顺，而在不平顺条件，路基动力响应加剧，路基变形向更不平顺方向发展，从而影响乘客舒适度、增用[3]。近些年来，世界各地建造了大量的高速铁路，然而在后期的运行过程中，多重大的交通事故：2003 年，日本长崎一辆高铁列车发生脱轨，20 人死亡，40（图 1-2）；2000 年，欧洲一辆跨国列车在法国北部发生脱轨，14 人受伤，法国，列车的脱轨的真正原因是由于铁路路基不平整。不仅如此，随着列车的行驶速，行车荷载的附加动应力必然会增加，车辆与轨道相互作用力加强，由此产生的力也必然随之提高。而随着速度增加，由列车荷载导致的动应力过大会直接影响方的地基土。现场实测资料表明[4]，实际铁路中，大约 70%的能量会被地基土上吸收，但是还是会有大约 30%的能量会通过传播至下层的地基土。而遭受到外加基土会发生塑性变形，破坏其稳定状态，从而很可能引起新的长期附加沉降，导基病害，使地基继续陷入不利轨道运营的恶性循环。
（a）受力图 （b）应力莫尔圆图 2-1 等压固结状态受力情况Figure 2-1 Stress in consolidation state2）单向循环三轴试验中土体的应力状态进行单向动三轴试验中，在固结阶段完成后，接下来就是施加轴向循环应力荷载用d 表示。动荷载施加时，土样中开始出现剪力。压半周时，0 d 1 2 ，剪应力d d 1 2 ；拉半周时，正应力c 0 d 1 2 ，剪应力 2-2 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]双向耦合循环剪切条件下饱和砂土体应变发展规律试验研究[J]. 赵凯,吴琪,熊浩,茅文博,陈国兴. 岩土工程学报. 2019(07)
[2]华南典型路基红黏土动力学特性动三轴试验分析[J]. 胡永强,汤连生,林沛元. 自然灾害学报. 2018(06)
[3]复杂加载条件下的砂土本构模型[J]. 万征,孟达. 力学学报. 2018(04)
[4]基于临界状态的砂土本构模型研究[J]. 姚仰平,张民生,万征,王乃东,朱超祁. 力学学报. 2018(03)
[5]基于现场液化试验的饱和砂土孔压增量计算模型[J]. 付海清,袁晓铭,王淼. 岩土力学. 2018(05)
[6]基于D-P损伤本构模型的修正优化[J]. 赵攀,伍开松,吴波,郗秦阳. 机械强度. 2017(04)
[7]波浪作用下饱和砂土孔压发展规律试验研究[J]. 邓海峰,刘振纹,祁磊,许浩,田伟,李春. 水利与建筑工程学报. 2017(03)
[8]饱和砂土的循环边界面本构模型[J]. 赵春雷,蔡国庆,赵成刚,张卫华. 固体力学学报. 2017(03)
[9]青藏铁路原状冻结砂土动力特性参数试验研究[J]. 何菲,王旭,刘德仁,蒋代军,刘博诗. 铁道学报. 2017(06)
[10]不规则动荷载作用下砂土孔压特性试验研究[J]. 潘坤,杨仲轩. 岩土工程学报. 2017(S1)
博士论文
[1]基于变围压应力路径的饱和软粘土动力特性试验研究[D]. 谷川.浙江大学 2012
[2]列车移动荷载作用下地基的动应力及饱和软粘土特性研究[D]. 王常晶.浙江大学 2006
[3]高速列车运动荷载作用下地基和隧道的动力响应分析[D]. 边学成.浙江大学 2005
硕士论文
[1]尾粉砂液化及液化后变形特性试验研究[D]. 严智慧.江西理工大学 2018
[2]地震频率对砂土液化的影响研究[D]. 曾事超.浙江海洋大学 2018
[3]颗粒形状特征的表征及对砂土剪切模量影响的研究[D]. 罗岚.浙江大学 2018
[4]非等向固结条件下饱和砂土的动强度试验研究[D]. 解新妍.长安大学 2017
[5]双向循环荷载作用下红土的动强度特性试验研究[D]. 徐鹏.西北农林科技大学 2017
[6]软土地区新建高铁振动对邻近既有铁路地基的长期影响研究[D]. 倪萍.北京交通大学 2015
[7]饱和含细砾砂土动强度试验研究[D]. 张苏.新疆农业大学 2015
[8]基于复杂应力路径饱和砂土动力试验的本构模型研究[D]. 陈星耀.浙江大学 2015
[9]富水砂性路基对列车振动荷载作用的动态响应[D]. 常世清.大连交通大学 2014
[10]高速铁路路基动力响应的现场测试及物理模型试验研究[D]. 徐翔.浙江大学 2014
本文编号：3265612
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