高性能輕質(zhì)混凝土路橋過渡段材料特性與數(shù)值分析.pdf

1、鐵路線下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)物連接處的合理過渡問題一直是研究的熱點(diǎn)。利用輕質(zhì)填筑材料進(jìn)行臺(tái)背路基填筑是一種從本質(zhì)上解決過渡段問題的方法，但目前尚缺乏其應(yīng)用于鐵路過渡段性能的研究。故為了適應(yīng)鐵路過渡段荷載、結(jié)構(gòu)要求，本文采用室內(nèi)試驗(yàn)方法，研究了纖維改性后的高性能輕質(zhì)混凝土材料力學(xué)性能;利用巖土有限元軟件PLAXIS2D對(duì)高性能輕質(zhì)混凝土過渡段進(jìn)行靜力學(xué)分析研究;并采用非線性有限元軟件ABAQUS對(duì)三維過渡段模型進(jìn)行動(dòng)力分析研究。本文研究成果如下:

2、r>　　(1)室內(nèi)試驗(yàn)研究表明，高性能輕質(zhì)混凝土各項(xiàng)力學(xué)強(qiáng)度均高于普通輕質(zhì)混凝土，各指標(biāo)隨纖維摻量的增加呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢(shì)，纖維摻量存在最優(yōu)值。不同密度高性能輕質(zhì)混凝土最優(yōu)纖維摻量不同，且隨等級(jí)增加而增加。利用纖維加筋，可以提高材料塑性性能。對(duì)于密度較低（≤400kg/m3）的高性能輕質(zhì)混凝土，纖維改性效果不是十分明顯。
　　(2)靜力學(xué)數(shù)值分析結(jié)果顯示，采用高性能輕質(zhì)混凝土填筑過渡段，可以有效降低橋臺(tái)水平位移，卻會(huì)一定程

3、度地增大臺(tái)身轉(zhuǎn)角，但轉(zhuǎn)角滿足規(guī)范限值。橋臺(tái)基礎(chǔ)樁間土附加應(yīng)力的大小與填筑材料密度基本呈線性相關(guān)。采用高性能輕質(zhì)混凝土填筑過渡段可以有效降低地基面沉降和先修段路基沉降。級(jí)配碎石過渡段路基面工后沉降沿縱向?yàn)橄掳夹头蔷€性分布，而高性能輕質(zhì)混凝土過渡段路基面工后沉降沿縱向?yàn)樾逼率骄€性分布。在本論文擬定工況下，級(jí)配碎石過渡段路基面彎折角均超過規(guī)范限值，且工后沉降分布曲線曲率半徑不滿足豎曲線要求。
　　(3)動(dòng)力學(xué)數(shù)值分析結(jié)果顯示，路基表層加

4、速度與列車速度基本呈線性關(guān)系。加速度在過渡段高性能輕質(zhì)混凝土中的衰減速度明顯小于普通土質(zhì)路基中的衰減速度。隨著高性能輕質(zhì)混凝土密度增加，加速度減小。列車速度、高性能輕質(zhì)混凝土材料密度對(duì)加速度沿深度衰減規(guī)律影響不大。過渡段結(jié)構(gòu)型式對(duì)衰減規(guī)律影響顯著。沿“橋→路”方向，加速度幅值在過渡段內(nèi)由小到大緩慢變化，進(jìn)入普通路基段后，加速度逐漸增大。列車速度對(duì)加速度縱向分布規(guī)律影響不大。正梯形過渡段縱坡段路基面加速度明顯大于倒梯形過渡段，不利于平順過

5、渡。動(dòng)應(yīng)力沿深度衰減規(guī)律與加速度沿深度衰減規(guī)律類似。列車速度和過渡段結(jié)構(gòu)型式對(duì)動(dòng)應(yīng)力橫向分布規(guī)律無明顯影響。過渡段材料彈性模量越高，動(dòng)應(yīng)力沿橫向分布越均勻。動(dòng)位移幅值沿縱向分布規(guī)律與加速度類似。過渡段材料彈性模量越大，路基面動(dòng)位移幅值越小。設(shè)計(jì)中推薦采用倒梯形結(jié)構(gòu)。過渡段路基振動(dòng)為低頻振動(dòng)，振動(dòng)頻率范圍為0～45Hz。
　　(4)路橋過渡段靜、動(dòng)參數(shù)分析顯示，采用高性能輕質(zhì)混凝土填筑路橋過渡段，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，且優(yōu)于采用級(jí)