桩网结构路基土拱效应颗粒流模拟研究
发布时间：2021-07-19 09:10
桩网结构路基近年来在高速铁路路基工程中广泛应用,取得了较好的应用效果。在其工作过程中,土拱效应是主要的荷载传递机制,但迄今为止对于土拱效应的形成,演化机理及工程设计等方面的理论研究仍落后于实际应用。本文基于土的非连续性特点,建立土拱形成及演进的离散元分析模型,从细观角度分析了静动载条件下土拱的形成和变化规律,进而研究了不同路堤高度、桩帽宽度、桩净间距、土工格栅强度和路堤填料内摩擦角等设计条件下的桩网结构路基土拱形态和荷载传递机制,获得了土拱效应下的土体沉降规律。所得结论和成果如下:（1）根据室内土拱效应模型试验,建立二维颗粒流分析模型并进行了验证,从细观角度分析了桩网结构路基中颗粒的接触力链、竖向应力和竖向位移的变化规律。结果表明:颗粒间的接触力链在桩顶表面呈现出明显的应力集中,伴随着桩土差异沉降的出现而向桩间土上部倾斜,逐渐演化为椭圆形拱,拱高约为1.15倍桩净间距。随桩土相对位移的增加,“土拱结构”经历了“产生-发展-稳定”的演化过程。依据路堤内部土体竖向应力的大小和分布,将路堤结构分为稳定区、土拱效应区和恢复区三个区域。稳定区内桩顶和桩间土上方的竖向应力随路堤深度增加线性增长,斜...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
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、该模型将桩帽看作管道，认为桩顶土与粧间土之间存在不均匀变形，面的概念。英国规范ＢＳ?８００６以Ｍａｒｓｔｏｎ?土拱模型为基础来确定粧分配比，最大土拱高度为１．４?（ｓ－ａ），如图１－２所示［ｎ］。该模型中桩顶平面平均应力之比是通过埋置刚性结构物中荷载重分布的经验系式为：??，—桩顶竖向应力；??ａ＇ｖ?路堤基础所承受的平均竖向应力，＝ｙ／／?＋?ｗｓ；??Ｙ?—路堤的重度；??Ｈ——路堤高度；??ｗｓ——路堤所受外部荷载；??ａ——粧间距；??Ｃｃ——土拱系数。端承粧Ｃｅ?＝?１．９５Ｈ／ａ?－?０．１８，摩擦粧Ｃｅ?＝?１．５Ｗ／路堤??
件的模型计算是以力一位移关系与牛顿第二定律为颗粒运动与引起运动的力之间的基本关系，而力一相互运动产生的接触力。在循环计算过程中，根据力结合时步迭代方法运算，通过不断更新颗粒与墙体的接触或颗粒单元体与墙体间的接触自动形成与破坏，该循环过程可简述为：??时间步长，ＤＥＭ数值模型的计算需要有效的有限时稳定性；??顿第二定律，使用当前时间步长和前一周期中计算的更新每个实体的位置和速度；??前时间，将当前时间步长添加到先前的模型时间来提触检测，根据当前颗粒位置建立或删除接触；??一位移定律，根据颗粒的当前状态，更新每个接触处
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速铁路低路基桩网结构土工格栅动力特性[J]. 魏平,魏静,杨松林,陈建峰,张栋. 交通运输工程学报. 2017(06)
[2]静动荷载下桩网结构路基土拱效应细观分析[J]. 魏平,魏静,杨松林,张栋,陶盛. 铁道工程学报. 2017(05)
[3]沙壤土直剪试验的离散元数值模拟[J]. 蒋垚,李艳洁,徐泳. 土工基础. 2017(02)
[4]土工格栅加筋砂土三轴试验离散元细观分析[J]. 王家全,张亮亮,陈亚菁,施春虎. 水利学报. 2017(04)
[5]砂土直剪试验离散元数值模拟与细观变形机理研究[J]. 李爽,刘洋,吴可嘉. 长江科学院院报. 2017(04)
[6]高速铁路桩网结构加筋垫层变形影响因素研究[J]. 李泰灃,叶阳升,张千里,蔡德钩,陈锋. 铁道建筑. 2017(01)
[7]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)
[8]桩承式加筋路堤土拱效应的缩尺模型试验研究[J]. 徐超,宋世彤. 岩石力学与工程学报. 2015(S2)
[9]带加强节点土工格栅加筋路堤动力响应的颗粒流分析[J]. 邱成春,张孟喜,王一鸣. 上海交通大学学报. 2015(07)
[10]桩承式路堤土拱形成及荷载传递机制离散元分析[J]. 赖汉江,郑俊杰,章荣军,张军,崔明娟. 岩土力学. 2015(S1)
博士论文
[1]高速铁路软土路基桩网复合地基体系沉降分析及对策研究[D]. 李泰灃.中国铁道科学研究院 2017
[2]桩承式加筋路堤土拱形成—演化机理及承载特性宏细观分析[D]. 赖汉江.华中科技大学 2016
[3]铁路CFG桩复合地基沉降控制机理与计算方法研究[D]. 刘俊飞.西南交通大学 2011
[4]加筋网垫在桩网结构路基中的计算方法研究[D]. 蔡德钩.中国铁道科学研究院 2011
硕士论文
[1]板式无砟轨道路基及CFG桩网复合地基动力响应分析[D]. 倪凯.华东交通大学 2017
[2]高速铁路桩承式加筋路堤静动荷载传递特性研究[D]. 石志强.哈尔滨工业大学 2017
[3]桩网结构路基结构材料参数影响特性分析与研究[D]. 朱浩旻.长安大学 2016
[4]基于土拱效应的桩承式路堤承载特性及其变形计算方法研究[D]. 吴家继.湖南大学 2015
[5]路堤下桩—网复合地基作用机理及变形特性研究[D]. 王富江.西南交通大学 2013
[6]砂土在循环荷载作用下离散元数值模拟参数分析及影响因素研究[D]. 吴力平.浙江工业大学 2011
[7]松砂在循环荷载作用下力学特性的试验研究及离散元模拟[D]. 朱小可.浙江工业大学 2007
本文编号：3290424
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Fi各l一1Schematicdi叱朋ofpilenetstnjctu砂1
、该模型将桩帽看作管道，认为桩顶土与粧间土之间存在不均匀变形，面的概念。英国规范ＢＳ?８００６以Ｍａｒｓｔｏｎ?土拱模型为基础来确定粧分配比，最大土拱高度为１．４?（ｓ－ａ），如图１－２所示［ｎ］。该模型中桩顶平面平均应力之比是通过埋置刚性结构物中荷载重分布的经验系式为：??，—桩顶竖向应力；??ａ＇ｖ?路堤基础所承受的平均竖向应力，＝ｙ／／?＋?ｗｓ；??Ｙ?—路堤的重度；??Ｈ——路堤高度；??ｗｓ——路堤所受外部荷载；??ａ——粧间距；??Ｃｃ——土拱系数。端承粧Ｃｅ?＝?１．９５Ｈ／ａ?－?０．１８，摩擦粧Ｃｅ?＝?１．５Ｗ／路堤??
件的模型计算是以力一位移关系与牛顿第二定律为颗粒运动与引起运动的力之间的基本关系，而力一相互运动产生的接触力。在循环计算过程中，根据力结合时步迭代方法运算，通过不断更新颗粒与墙体的接触或颗粒单元体与墙体间的接触自动形成与破坏，该循环过程可简述为：??时间步长，ＤＥＭ数值模型的计算需要有效的有限时稳定性；??顿第二定律，使用当前时间步长和前一周期中计算的更新每个实体的位置和速度；??前时间，将当前时间步长添加到先前的模型时间来提触检测，根据当前颗粒位置建立或删除接触；??一位移定律，根据颗粒的当前状态，更新每个接触处
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速铁路低路基桩网结构土工格栅动力特性[J]. 魏平,魏静,杨松林,陈建峰,张栋. 交通运输工程学报. 2017(06)
[2]静动荷载下桩网结构路基土拱效应细观分析[J]. 魏平,魏静,杨松林,张栋,陶盛. 铁道工程学报. 2017(05)
[3]沙壤土直剪试验的离散元数值模拟[J]. 蒋垚,李艳洁,徐泳. 土工基础. 2017(02)
[4]土工格栅加筋砂土三轴试验离散元细观分析[J]. 王家全,张亮亮,陈亚菁,施春虎. 水利学报. 2017(04)
[5]砂土直剪试验离散元数值模拟与细观变形机理研究[J]. 李爽,刘洋,吴可嘉. 长江科学院院报. 2017(04)
[6]高速铁路桩网结构加筋垫层变形影响因素研究[J]. 李泰灃,叶阳升,张千里,蔡德钩,陈锋. 铁道建筑. 2017(01)
[7]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)
[8]桩承式加筋路堤土拱效应的缩尺模型试验研究[J]. 徐超,宋世彤. 岩石力学与工程学报. 2015(S2)
[9]带加强节点土工格栅加筋路堤动力响应的颗粒流分析[J]. 邱成春,张孟喜,王一鸣. 上海交通大学学报. 2015(07)
[10]桩承式路堤土拱形成及荷载传递机制离散元分析[J]. 赖汉江,郑俊杰,章荣军,张军,崔明娟. 岩土力学. 2015(S1)
博士论文
[1]高速铁路软土路基桩网复合地基体系沉降分析及对策研究[D]. 李泰灃.中国铁道科学研究院 2017
[2]桩承式加筋路堤土拱形成—演化机理及承载特性宏细观分析[D]. 赖汉江.华中科技大学 2016
[3]铁路CFG桩复合地基沉降控制机理与计算方法研究[D]. 刘俊飞.西南交通大学 2011
[4]加筋网垫在桩网结构路基中的计算方法研究[D]. 蔡德钩.中国铁道科学研究院 2011
硕士论文
[1]板式无砟轨道路基及CFG桩网复合地基动力响应分析[D]. 倪凯.华东交通大学 2017
[2]高速铁路桩承式加筋路堤静动荷载传递特性研究[D]. 石志强.哈尔滨工业大学 2017
[3]桩网结构路基结构材料参数影响特性分析与研究[D]. 朱浩旻.长安大学 2016
[4]基于土拱效应的桩承式路堤承载特性及其变形计算方法研究[D]. 吴家继.湖南大学 2015
[5]路堤下桩—网复合地基作用机理及变形特性研究[D]. 王富江.西南交通大学 2013
[6]砂土在循环荷载作用下离散元数值模拟参数分析及影响因素研究[D]. 吴力平.浙江工业大学 2011
[7]松砂在循环荷载作用下力学特性的试验研究及离散元模拟[D]. 朱小可.浙江工业大学 2007
本文编号：3290424
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