铁路加筋土挡墙顶部荷载传递模式研究

来源 :石家庄铁道大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:robertruntian
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加筋土挡墙是国内外铁路路基工程研究的热点和重点之一。在铁路系统中,加筋土挡墙作为铁路路基的一种支挡形式,需要承受列车循环荷载及满足严格的变形沉降条件,因此,在设计方面对其提出更高的要求。为了更好解析静动荷载作用下铁路加筋土挡墙荷载传递的机理,通过铁路加筋土挡墙的现场激振试验模拟列车行驶过程,探究加筋土挡墙的动态响应特性;并利用数值模拟手段,对静动荷载作用下加筋土挡墙荷载传递特性影响因素进行了系统研究,为铁路加筋挡土墙设计方面的相关问题提供参考。主要内容及成果如下:(1)论述了4种加筋原理和荷载传递的机理,通过总结和分析前人研究中对加筋土结构中关于应力扩散角取得的相关成果,探究加筋土挡墙荷载传递的影响因素。(2)开展了铁路加筋土挡墙现场激振试验,分析其内部动应力的分布规律。试验结果表明:加筋体内竖向动应力沿深度方向逐渐衰减,衰减曲线为指数型;墙顶以下2.5 m范围内受动荷载影响较明显;动荷载传递受加载次数的影响不大;沿加筋土挡墙水平方向上动荷载的影响范围为0.2H~0.5H,当在水平方向上超出这一区域,受到荷载的影响非常小。(3)采用PLAXIS有限元程序,开展了加筋土挡墙数值模拟研究,通过改变筋材竖向间距、填料的弹性模量、荷载大小以及位置、动荷载幅值和频率等因素,分析静动荷载作用下在加筋土挡墙中附加应力随深度的变化规律,得出不同工况下静动荷载的主要影响深度,其次对主要影响区域的应力扩散角进行分析,得出加筋土挡墙的应力扩散特性,进而探究加筋土挡墙荷载传递机理与规律。计算结果表明:在静动荷载作用下加筋土挡墙内荷载的影响深度为2 m~3 m。加筋土挡墙的应力扩散角主要在43°~70°;应力扩散角沿荷载中心至两端呈对称分布,且呈现逐渐增大的趋势;应力扩散角随着筋材竖向间距的增大而减小,随着填料的弹性模量、顶部荷载、动荷载幅值与频率的增大而增大;当荷载位置距墙面板0.4H时,应力扩散角达到峰值且有利于挡墙稳定。
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