防治软土地基桥头跳车的弧形搭板理论与技术

作     者：周春东 

作者单位：西安建筑科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李青宁

授予年度：2014年

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：桥头跳车 软土地基 弧形搭板 数值模拟 固结沉降 车辆荷载 动力分析 

摘      要：桥头跳车问题是由于台背路堤填土与构造物不均匀沉降造成的，是道路运行中常见的问题，尤其是在软土路基上修建的道路，这种现象尤为严重。迄今为止，桥头跳车的病害机理及其控制理论尚不成熟，也未找到彻底解决这一困扰工程界难题的有效措施和方法。本文结合中汽盐城汽车试验场的典型地基土特征，在前人搭板概念的基础上，发展和提出了新型弧形桥头搭板过渡系统，进行了理论探讨和有限元数值分析。 探讨了目前国内外桥头搭板的研究状况;分析了处理桥头跳车问题的一般常用方法;探讨了新型弧形桥头搭板过渡系统的不同类型及其合理性和可行性。 采用ABAQUS大型软件，建立了精细有限元分析模型，对二维桥台地基进行工后固结沉降分析。分析对比了无搭板、有枕梁的矩形板、有枕梁的弧形板三种软土桥台地基模型的工后沉降状况。对于弧形搭板，通过改变搭板的板长、埋置深度、搭板厚度、远台端搭板底部支撑方式等，分析不同因素对于控制桥台地基不均匀沉降的作用和影响。研究表明：弧形搭板相比传统的矩形搭板更有优势，能够很好的实现桥台地基的刚柔过渡，并且可以避免传统矩形搭板容易出现的二次桥头跳车问题。 通过ABAQUS分别建立了矩形搭板和弧形搭板桥台地基动力计算的三维有限元模型，利用ABAQUS/Explicit，分析了单次车辆荷载作用下不同车速、胎压、阻尼比对桥台搭板的动力响应的影响;分析了多次循环荷载作用下搭板下侧荷载受力最不利单元的主应力与枕梁的竖向位移的动力响应;对比分析了矩形搭板模型与弧形搭板模型在搭板底部与底部填料脱空前后搭板的动力响应。 分析表明：在相同条件下的两种模型，车速越慢、胎压越大、阻尼比越小，搭板下侧受力最不利位置单元的主拉应力越大;但在相同条件下弧形搭板模型比矩形搭板模型下侧受力最不利位置单元中产生的主拉应力要小的多;三种因素中胎压和车速影响最大，阻尼比影响最小;在荷载多次循环作用下搭板未发生塑性变形，枕梁底部的地基土发生了不可恢复的塑性变形;搭板底部填料与搭板脱空以后，搭板下侧受力最不利位置单元产生的主拉应力明显增大。