湿陷性黄土区桩式复合地基设计选型及其动力响应

题名	湿陷性黄土区桩式复合地基设计选型及其动力响应
作者	张小燕
学位类型	硕士
导师	程选生 ; 雷雳坤
答辩日期	2018
学位授予单位	兰州理工大学
学位名称	硕士
学位专业	建筑与土木工程
关键词	湿陷性黄土复合地基 CFG桩水泥土挤密桩柱锤冲扩桩 CFG-水泥土挤密桩设计选型动力响应
摘要	近年来,随着我国铁路建设事业的蓬勃发展,客运专线的作用也越来越突出。宝兰客运专线的建设对我国西部高速铁路的发展有着重要的意义,其线路所经过地区多为湿陷性黄土区,而黄土的湿陷特质对地基处理是极为不利的,故在进行地基处理时需充分考虑湿陷性黄土的工程性质,采取相应的处理措施。本文依托宝兰客运专线天水南站段路基处理项目,结合工程地质情况,对几种湿陷性黄土的地基处理方式进行单桩和群桩情况的静力分析,分别研究其位移和应力特性,优选出既能提高地基承载力,降低地基沉降,又能消除黄土湿陷性的复合地基形式,进而对所选取的复合地基进行参数优化,并结合现场承载力试验,验证复合地基设计的合理性。考虑列车运营阶段的地基变形,进行了列车荷载和地震作用下的动力响应研究。基于复合地基的工作机理,本文的主要研究内容如下:(1)结合宝兰客运专线天水南站段的地质情况,综合分析不同复合地基的性质,依据相关设计规范,选取CFG桩复合地基、水泥土挤密桩复合地基、柱锤冲扩桩复合地基和CFG-水泥土挤密桩复合地基,通过有限元分析,对CFG桩复合地基、水泥土挤密桩复合地基和柱锤冲扩桩复合地基的单桩静力分析,研究其单桩受力特性,并对CFG桩复合地基、水泥土挤密桩复合地基、柱锤冲扩桩复合地基和CFG-水泥土挤密桩复合地基的群桩情况进行路堤作用和外加竖向荷载作用下的静力分析,研究其位移和应力状态,结合分析结果,选取最适合该段工程的复合地基类型;(2)由于选择的桩型设计偏于保守,为降低工程成本,需对其进行优化。分别选取不同的桩径、桩长、桩间距和褥垫层厚度,进行荷载作用下的变形分析,进而选取出既能满足工程需求又经济合理的复合地基设计参数。结合武汉铁辰工程检测有限公司对所优化复合地基的单桩承载力试验,确定所选复合地基的合理性。(3)对经过参数优化的复合地基进行列车运营阶段的动力响应分析。分别研究CFG-水泥土挤密桩复合地基在列车荷载、地震作用和列车-地震作用下的位移和应力变化及应力分布,得到复合地基的变形规律,分析复合地基在动力荷载下受到的影响程度。研究结果表明:(1)CFG桩复合地基桩身强度较大,地基沉降最小,可进行较深土层的地基处理,但其设计桩间距较大,对上部黄土的湿陷性处理效果不如水泥土挤密桩;水泥土挤密桩复合地基桩间距较小,消除黄土湿陷性的效果较好,但处理深度较小,地基沉降最大,对湿陷性黄土厚度较大地区处理效果不明显;柱锤冲扩桩复合地基处理深度较水泥土挤密桩复合地基大,较CFG桩复合地基小,其地基沉降较CFG-水泥土挤密桩复合地基桩大,较水泥土挤密桩复合地基大;CFG-水泥土挤密桩复合地基中作为长桩的CFG桩桩长较大,可将上部荷载传递到深层土中,而作为短桩的水泥土挤密桩布置较为密集,可较好地消除黄土的湿陷性,地基沉降较CFG桩小。综合分析后,CFG-水泥土挤密桩复合地基是最适合该段工程设计的。(2)选取的CFG-水泥土挤密桩复合地基的设计参数是偏于保守的,在以沉降控制为目的的设计基础上,对桩长、桩径、桩间距和褥垫层厚度进行优化,优化后的沉降满足沉降要求。承载力试验也验证了CFG-水泥土挤密桩复合地基的承载力是满足要求的。进行参数优化后的复合地基可以满足工程需求,又在一定程度上节约了成本,表明对天水南站段的路基处理是合理的。(3)在列车运营阶段的动力分析中,复合地基在列车-地震作用下的位移和应力最大,在地震单独作用下的位移和应力较小。在三种情况下复合地基的位移和应力值均较小,不会对列车的正常运营产生较大影响,从而验证了设计的安全性,为相似项目的复合地基选型提供了一定的参考。
其他摘要	The railway construction in China is developing rapidly in recent years, and the role of passenger railway lines is becoming more and more important. The construction of the Baoji-Lanzhou passenger line is of great significance to the development of the high speed railway in the west of China, and the region where the line passes is mostly collapsible loess region. The collapsibility of loess is extremely unfavorable to the ground treatment. The engineering properties of collapsible loess should be fully considered in the process of foundation treatment, and corresponding foundation treatment measures should be taken. Based on the foundation treatment project of the Tianshui south station of the Baoji-Lanzhou passenger line and combining with the engineering geological conditions, the static analysis of single pile and group piles of several foundation treatment methods apply to collapsible loess region was studied. By studying the characteristics of displacement and stress respective
学科领域	地基处理
页数	101
URL	查看原文
语种	中文
收录类别	CNKI
中图分类号	TU475.3
学号	152085213018
文献类型	学位论文
条目标识符	https://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/94155
专题	兰州理工大学
作者单位	兰州理工大学
第一作者单位	兰州理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	张小燕. 湿陷性黄土区桩式复合地基设计选型及其动力响应[D]. 兰州理工大学,2018.