• 浅论桩承式加筋路堤挂网技术开发与-毕业论文摘要范文

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论文导读:

摘要:随着我国经济的飞速发展,对交通运输资源的需求日益增大,高速公路和高速铁路得到了大力发展。在高速公路和高速铁路建设中,不可避免地要穿过一些不适宜修建路堤的不良地基(高压缩性土、淤泥质黏土和泥炭土等)。桩承式加筋路堤具有工期短和成本低的优点,目前已广泛应用于上述基础建设工程。但是,随着桩承式加筋路堤工程应用的增多,发现其应用于工程中仍存在一些不足,包括路堤沉降、不均匀沉降和侧向位移过大,整体或局部路堤失稳以及筋材效率低等。针对桩承式加筋路堤传统技术的不足,研发出了一种新型地基处理技术——桩承式加筋路堤挂网技术。本文从理论研究、试验研究和数值模拟三个方面对挂网技术作用机理进行了系统研究,主要研究内容包括:(1)针对传统技术应用于工程中的上述不足,研发出了桩承式加筋路堤挂网技术,提出了该技术的具体施工步骤,并对其作用机理进行了定性分析。采用有限元法和两阶段法对挂网技术作用机理进行了深入研究,研究结果表明挂网技术可有效减小路堤沉降、差异沉降和侧向位移,提高桩体荷载传递效率。(2)为了减缓路桥过渡段差异沉降,本文提出了一种包括挂网技术、传统技术和加筋技术的联合地基处理方法,并应用于长安高速公路山西境内MCK40+826大桥东侧路桥过渡段。通过现场试验对桩承式加筋路堤挂网技术与传统技术进行了对比分析,研究了随着路堤荷载的增加两种工况下地基沉降、侧向位移、筋材上下表面土压力以及筋材变形的变化规律。试验结果表明:随着路堤填筑高度的增加,传统技术工况下路堤沉降和侧向位移增幅明显大于挂网技术;相对于传统技术,挂网技术工况下土拱效应对荷载传递的贡献略有减小,但张拉膜效应对荷载传递的贡献显著增大。(3)针对桩承式加筋路堤挂网技术受力特性,提出了筋材设计验算简化方法。同时,分析了挂网技术中筋材—桩体—桩间土在路堤荷载作用下荷载传递机理。根据位移和应力连续条件,将路堤填料和加固区视为整体考虑,将筋材视为具有一定刚度的薄板,基于大挠度薄板理论模拟筋材的挠曲变形,并考虑了土拱效应和桩土相互作用,建立了路堤荷载作用下桩承式加筋路堤挂网技术桩帽和桩梁两种工况下受力模型。同时,考虑到加固区土层分布的复杂性,采用有限差分法进行编程计算,提出了挂网技术的理论计算方法。研究结果表明本文方法的计算结果与现场试验监测数据较为接近,证明了本文计算方法的合理性。(4)通过数值模拟分析了桩承式加筋路堤挂网技术的工作特性。挂网技术建模时,筋材与桩在桩顶处共结点模拟固定连接体系,通过对比分析数值模拟计算结果与现场试验监测数据,’证明了数值建模的合理性。同时,研究了挂网技术中不同地基土弹性模量、不同筋材抗拉刚度、不同桩长、不同桩间距、不同桩体弹性模量和不同交通荷载条件下的作用机理和工作特性。最后,基于数值模拟结果对挂网技术与传统技术两种工况下工程成本进行了对比分析。研究结果表明:相对于传统技术,挂网技术能有效减小路堤沉降,提高路堤稳定性,作用效果明显,经济效益显著。(5)通过建立二维流固耦合模型,系统分析了挂网技术中路堤沉降、差异沉降、侧向位移、筋材轴力和超孔隙水压力随时间的变化规律。最后,对挂网技术中筋材抗拉刚度、软黏土弹性模量、桩墙间距、桩墙弹性模量和桩墙宽度等重要设计参数进行了参数分析。数值模拟结果表明:路堤填筑完毕时,传统技术工况下超孔隙水压力明显大于挂网技术;相对于传统技术,挂网技术可有效减小路堤工后沉降、差异沉降和侧向位移,提高路堤稳定性;施工过程中,桩墙间距和桩墙弹性模量对挂网技术中各评价指标的影响较大,参数影响等级为中到高级;运营过程中,软黏土弹性模量、桩墙间距和桩墙弹性模量对挂网技术中各评价指标均有显著影响。 关键词:桩承式加筋路堤 挂网技术 荷载传递机理 现场试验 理论分析 数值模拟时效性
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  • 摘要4-6
  • Abstract6-11
  • 1 绪论11-22
  • 1.1 研究背景及意义11-13
  • 1.2 桩承式加筋路堤国内外研究现状13-20
  • 1.3 本文的主要研究工作20-22
  • 2 桩承式加筋路堤挂网技术开发22-45
  • 2.1 概述22
  • 2.2 挂网技术简介22-28
  • 2.3 路堤承载特性研究28-36
  • 2.4 侧向变形特性研究36-43
  • 2.5 本章小结43-45
  • 3 路桥过渡段桩承式加筋路堤挂网技术现场试验研究45-65
  • 3.1 概述45
  • 3.2 现场试验45-52
  • 3.3 现场试验成果分析52-63
  • 3.4 本章小结63-65
  • 4 桩承式加筋路堤挂网技术受力机理研究65-83
  • 4.1 概述65
  • 4.2 筋材设计验算65-67
  • 4.3 受力机理分析67-77
  • 4.4 算例分析77-81
  • 4.5 本章小结81-83
  • 5 桩承式加筋路堤挂网技术数值模拟研究83-98
  • 5.1 概述83
  • 5.2 计算模型建立83-86
  • 5.3 数值模拟结果86-90
  • 5.4 参数分析90-95
  • 5.5 成本分析95-96
  • 5.6 本章小结96-98
  • 6 桩承式加筋路堤挂网技术时效性分析98-121
  • 6.1 概述98
  • 6.2 工程概况及数值建模98-99
  • 6.3 数值模拟结果99-106
  • 6.4 参数分析106-120
  • 6.5 本章小结120-121
  • 7 结论及建议121-125
  • 7.1 本文的主要结论121-124
  • 7.2 进一步研究的建议124-125
  • 致谢125-127
  • 参考文献127-138
  • 附录1 作者攻读博士学位期间发表的科技成果目录138-142
  • 附录2 作者攻读博士学位期间获得的奖励142-143
  • 附录3 作者攻读博士学位期间参与的科研项目143