高速鐵路PCC樁樁承式路堤承載機理與變形特性研究結(jié)題摘要

我國高速鐵路建設(shè)正飛速發(fā)展，軟土路基的沉降控制是高速客運專線路基建造的關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著PCC樁在高速鐵路中的成功應(yīng)用，開展高速鐵路PCC樁樁承式路堤承載機理與變形特性的研究，具有重要理論意義和工程意義。本課題密切結(jié)合依托工程，通過室內(nèi)模型試驗、現(xiàn)場試驗和理論分析的方法，開展了以下研究：開展了PCC樁荷載傳遞機理大型模型試驗研究，揭示了其承載機理；進行了高速鐵路PCC樁樁承式路堤承載和變形特性現(xiàn)場試驗研究，得到了其受力變形特性，揭示了其工后沉降變形機理；進行了高速列車PCC樁-土耦合振動理論研究，揭示了飽和土地基中PCC樁的動力特性；在剪切位移法的基礎(chǔ)上，建立了PCC樁群樁沉降變形計算方法。研究成果為高速鐵路PCC樁樁承式路堤的設(shè)計、施工和安全運營提供了科學(xué)依據(jù)。 2100433B

我國高速鐵路建設(shè)正飛速發(fā)展，軟土路基的沉降控制是高速鐵路路基建造的關(guān)鍵技術(shù)之一。由于PCC樁技術(shù)在高速鐵路上是首次應(yīng)用，其理論研究明顯落后于工程應(yīng)用，因此開展高速鐵路PCC樁樁承式路堤承載機理與變形特性的研究，具有重要理論意義和工程意義。本課題密切結(jié)合依托工程，通過室內(nèi)模型試驗、現(xiàn)場試驗和理論分析的方法，開展以下研究：開展PCC樁樁承式路堤大型模型試驗研究，揭示其荷載傳遞機理；進行長期循環(huán)荷載作用下PCC樁樁承式路堤承載和變形特性現(xiàn)場試驗研究，得到其長期受力變形特性，揭示其工后沉降變形機理；進行高速列車荷載作用下地基-墊層-路堤共同作用理論研究，即考慮樁-土耦合振動效應(yīng)、墊層拉膜效應(yīng)或剛性承臺效應(yīng)、路堤土拱效應(yīng)多因素共同作用下PCC樁樁承式路堤的振動理論，揭示PCC樁樁承式路堤的受力和變形機理；基于上述理論解和機理分析，建立高速鐵路PCC樁樁承式路堤沉降變形計算方法。

擠擴支盤樁是一種變截面樁，借助專用擠擴設(shè)備使樁的幾處截面直徑擴大，增加樁一土接觸面積，從而提高樁的承載力。擠擴支盤樁是對普通鉆孔灌注樁的優(yōu)化，其樁一土接觸面積增大數(shù)倍，多支點端阻力也增加數(shù)倍，還具有對各類土層適應(yīng)性好、工期短、經(jīng)濟效益顯著、無環(huán)境污染等優(yōu)勢。

《擠擴支盤樁承載機理與應(yīng)用研究》介紹擠擴支盤樁承載機理與應(yīng)用研究，主要內(nèi)容包括：擠擴支盤樁的荷載傳遞特性、樁側(cè)摩阻力及樁端阻力特性的試驗研究過程；擠擴支盤樁的成樁理論及破壞機理分析；適應(yīng)支盤樁特點的荷載傳遞函數(shù)和極限承載力計算公式的建立；擠擴支盤樁的工程運用與經(jīng)濟效益分析。

《擠擴支盤樁承載機理與應(yīng)用研究》可供巖土工程設(shè)計、施工、監(jiān)測人員使用，也可供科研院所相關(guān)專業(yè)人員和相關(guān)專業(yè)大學(xué)師生學(xué)習(xí)參考。

項目對高速鐵路軟土地基沉降變形規(guī)律與控制方法進行系統(tǒng)研究，有效完成預(yù)計研究目標，并取得系列研究成果：（1）揭示路堤荷載下高速鐵路軟土地基沉降變形機理，并提出控制方法：①針對高速鐵路地基軟弱土的結(jié)構(gòu)性特征與次固結(jié)變形特性，提出結(jié)構(gòu)性土的累積變形預(yù)測模型；②開展PCC樁-網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)合地基沉降控制長期現(xiàn)場監(jiān)測試驗研究，揭示加筋墊層剛性承臺效應(yīng)和拉膜效應(yīng)特征等影響下PCC剛性樁承式路堤受力機理；③開展XCC樁-板結(jié)構(gòu)復(fù)合地基沉降控制與變形機理研究，并提出樁板式路堤整體變形預(yù)測方法；④開展樁-筏結(jié)構(gòu)復(fù)合地基沉降控制與變形機理研究，提出筏板下地基反力模型的路堤荷載下樁-筏結(jié)構(gòu)復(fù)合地基沉降計算方法。（2）揭示高速列車荷載下軟土地基沉降變形機理，并結(jié)合控制方法探討高速列車荷載-路堤-樁網(wǎng)/樁筏/樁板結(jié)構(gòu)-地基耦合相互作用機理：①開展高速列車荷載作用下軟土動力特性研究，揭示不同頻率、圍壓的長期交通循環(huán)荷載作用下動應(yīng)力和孔壓變化模式及臨界動應(yīng)力比及其強度的發(fā)展規(guī)律；②揭示高速列車荷載作用下PCC樁承式路堤工作性狀，著重揭示PCC 樁動力響應(yīng)和土拱效應(yīng)特征；③剖析飽和地基中PCC樁復(fù)合地基的動力響應(yīng)，完善高速列車移動荷載下樁基-墊層和路堤的耦合振動理論；④分別從實測和室內(nèi)試驗出發(fā)，提出高速列車荷載下復(fù)合地基和軟土下臥層累積變形計算方法；⑤開展高速鐵路地基沉降動態(tài)觀測，提出CFG樁-網(wǎng)復(fù)合地基工后沉降預(yù)測方法。（3）開展高速鐵路基床的動力特性與路堤變形規(guī)律研究：①研究圍壓、壓實度和頻率對路基基床材料動彈性模量影響，揭示了路基基床材料瞬態(tài)動力學(xué)特性；②開展高速鐵路基床填料大型動三軸試驗，分析加載波形、頻率、含水率對殘余變形和動態(tài)回彈模量的影響，揭示了高速鐵路基床累積變形規(guī)律；③開展高速鐵路基床的損傷特性足尺模型試驗，揭示路基基床材料的動力損傷特性；④通過分析預(yù)測建設(shè)期、運營期等的路基沉降規(guī)律，提出了高速鐵路動力損傷引起路堤變形的預(yù)測與控制方法。（4）基于速度、基床厚度和剛度影響因素分析，開展高速鐵路列車-軌道-路基-路堤-軟土介質(zhì)動力耦合系統(tǒng)數(shù)值模擬，揭示累計塑性變形規(guī)律，提出了工后沉降預(yù)測方法。（5）開展高速鐵路路橋過渡段差異沉降研究，分析倒梯形過渡段的坡比以及過渡段的彈性模量對路橋過渡段沉降的影響。項目研究成果為我國高速鐵路設(shè)計、建設(shè)和安全維護提供重要參考依據(jù)。 2100433B

內(nèi)容簡介

結(jié)合國家科技支撐計劃，采用理論分析、現(xiàn)場試樁試驗研究、室內(nèi)模型試驗研究、數(shù)值模擬等相結(jié)合的方法對大跨度橋梁深長嵌巖樁進行了一系列的研究。《大直徑深長嵌巖樁承載機理研究與應(yīng)用》系統(tǒng)介紹了大直徑深長嵌巖樁的荷載傳遞機理，以及巖石特性和尺寸效應(yīng)對嵌巖段側(cè)摩阻力和端阻力的影響因素研究，通過室內(nèi)模型和原位試驗研究了孔壁粗糙度和沉渣厚度對承載力的影響，建立了大直徑深長嵌巖樁的設(shè)計計算方法，并應(yīng)用于工程實例。2100433B