低矮路堤CFG桩复合地基动力有限元计算分析.pdfVIP

铁 道 建 筑 2009年第 7期 RailwayEngineering 文章编号：1003．1995(2009)07-0027．04 低矮路堤 CFG桩复合地基动力有限元计算分析 杨龙才 ，宫全美 ，彭声应 ，刘俊飞 ， (1．同济大学 道路与交通工程教育部重点实验室，上海 200092； 2．京沪高速铁路股份有限公司，北京 100038；3．西南交通大学，成都 610031) 摘要：以动力有限元数值分析为手段 ，研究和探讨 了低路堤 CFG桩不同垫层结构形式的动力响应。在 相同的 CFG桩设计参数条件下，不同垫层刚度对路基面及地基面的动位移幅值、动应力分布扩散规律 均有不同程度的影响，综合比较研究后认为，从 CFG桩复合地基的动力性能上考察，刚性垫层优于半刚 性垫层．半刚性垫层又优于柔性垫层 。 关键词 ：低路堤 CFG桩网复合地基 动力响应 动力有限元 中图分类号 ：U238；TU472．99 文献标识码 ：A 程可表达为： 0 引言 [^f]{lf)+[C]{H)+[]{H)= {F(t)} (1) 式中，lI，，u分别是单元节点的位移、速度、加速度 ； 低路堤是指路基高度小于规范要求基床厚度的路 F(t)是结点动荷载；[』lf]是整体质量矩阵，可用集中 基 ，对于京沪高速铁路而言，指路堤高度小于3m。由 质量法求得，即假定每个单元的质量集中在节点上； 于高速铁路列车的运行速度高 ，与一般高度路堤相 比， [鬈]为整体刚度矩阵，可用常规有限元法求得 ；[C]为 低路堤的地基受高速列车动荷载的影响较大；如处理 整体阻尼矩阵，由单元的阻尼矩阵集合而成。单元阻 不当，列车长期运营引起的地基软化、永久变形等将影 尼矩阵可表达为： 响CFG桩、轨道板等的承载及变形性状 ，进而影响轨 [c] =a[m] +卢[^：] (2) 面的平顺程度。同时 ，地基 的力学性质及结构等也将 式中，[m]和[七]是9单元的质量矩阵和刚度矩阵。 影响列车运行时的车辆 、轨道动力响应，直接影响列车 其中a、 可由下式确定 ： 的运行安全与舒适性。 本文针对京沪高速铁路低路堤条件下 的 CFG桩 0q／ } (3) = 2q／~o1J 复合地基，以动力有限元数值模拟为主要研究手段 ，就 式中，。为g单元的阻尼比；cc，。为振动体系基本圆频 不同结构形式下的CFG桩复合地基 的动应力、动位移 率。 ‘ 等在时间域和空间域的变化等进行研究，以期为确定 变形几何关系： 合理的地基处理形式及结构设计参数提供参考。现场 {s}=一[]{lf} (4) 激振试验研究将后续展开并另文给出。 对于路基问题的动力有限元计算 ，考虑到路基 自 身的结构特点以及荷载特性，将其视为平面应变问题。 1 动力有限元分析理论及方法