靜動荷載作用下鐵路橋梁樁基的動力特性研究.pdf

1、本文基于既有鐵路橋墩樁基礎(chǔ)動力測試和京滬高速軟土地區(qū)樁基的動靜載試驗，采用理論分析、現(xiàn)場試驗、數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法，取得了如下主要研究成果和結(jié)論： (1)建立了層狀土中考慮樁端和樁側(cè)土作用的有限長樁在任意激勵荷載作用下樁土共同作用的數(shù)學(xué)模型；利用數(shù)學(xué)上的積分變換求出動力荷載作用下樁頂速度時域響應(yīng)的半解析解。然后運用MATLA6.5編制了相應(yīng)的計算程序，利用編制的程序分析了瞬態(tài)半正弦激勵和穩(wěn)態(tài)荷載條件下，樁的材料參數(shù)和土性參數(shù)

2、的變化對基樁頻域和時域響應(yīng)的影響。 (2)對樁的現(xiàn)場大噸位靜動載試驗技術(shù)開展了研究，提出了一套新的預(yù)制樁和灌注樁側(cè)向土壓力盒、預(yù)制樁鋼筋計的埋設(shè)裝置和工藝。特別是對樁的現(xiàn)場大噸位靜動載試驗技術(shù)開展了深入研究，提出了一套樁的大噸位靜動載耦合試驗裝置，為基樁在靜載作用下，進行大噸位動載試驗解決了一個關(guān)鍵性試驗技術(shù)難題。 (3)采用了等效線性模型來模擬土體材料的非線性，并考慮樁的材料阻尼以及樁土接觸界面的狀態(tài)非線性對動力響應(yīng)的

3、影響。借助大型有限元分析軟件ANSYS，進行二次開發(fā)，建立了樁土動力相互作用的三維模型。研究了快速鐵路列車動力循環(huán)荷載作用下基樁的動力特性，并分析了土性參數(shù)和動荷載參數(shù)對動力特性的影響。 (4)基于懸臂桿的第一自振頻率計算原理，建立鐵路橋墩樁基礎(chǔ)的振動計算模型；考慮群樁基礎(chǔ)的實際情況，將橋墩、承臺、群樁作為一個空間整體進行三維分析，并編制了群樁基礎(chǔ)橋墩三維矩陣分析程序。運用此程序分析了京滬高速鐵路昆山試驗段內(nèi)橋墩樁基礎(chǔ)體系的動力

4、特性。 (5)基于既有鐵路橋墩樁基礎(chǔ)基頂動力測試，研究了橋梁基頂?shù)闹饕獎恿μ匦?，即：動力幅值范圍、頻率大小以及與列車速度的關(guān)系等。解決了模擬高速列車荷載作用下，進行單樁靜動載試驗的控制參數(shù)的問題。 (6)在擬建京滬高速鐵路軟土地基路橋試驗段，開展了模擬高速列車荷載作用下的單樁靜動載試驗，獲得了快速交通荷載(高速列車模擬荷載)作用下基樁的試驗數(shù)據(jù)。基于基樁的動載試驗數(shù)據(jù)，研究了靜動荷載作用下樁的側(cè)摩阻力、軸力、循環(huán)荷載作用