【摘要】：路橋過渡段的差異沉降是鐵路、公路工程中普遍存在的問題,尤其是通車后在動力作用下的沉降表現(xiàn)更為明顯。多年凍土地區(qū)路橋過渡段的問題,除了存在縱向差異沉降以外,還有與下伏凍土的力學性質(zhì)有關的特有工程問題。由調(diào)查分析數(shù)據(jù)可知,青藏鐵路路橋過渡段沉降病害非常普遍,且沉降差大;目前主要采用在橋臺后的沉降差異空間中填埋道渣找平的方法。這種方法雖然短時間內(nèi)有效,但未能從機理上控制路基的下沉,而且會產(chǎn)生新的病害。由于病害機理不同,融區(qū)的相應經(jīng)驗和技術也很難有效應用于凍土區(qū),而目前對于凍土地區(qū)路橋過渡段的研究很少�；诖�,本文以研究凍土地區(qū)路橋過渡段差異沉降的產(chǎn)生機理和治理措施為目的。在室內(nèi)模型試驗中,通過埋設熱源的方法模擬地下水的影響;通過設置不同剛度的路橋間搭板、不同性質(zhì)的路基填料觀測其治理效果;同時利用ANSYS軟件建立數(shù)值計算模型,分析熱棒對差異沉降的治理效果。可得出以下結(jié)論:(1)全球氣候變暖、地下暗河的動態(tài)變化會影響凍土的力學性質(zhì),不同路基的結(jié)構和材料可對輻射、對流、傳導起到調(diào)控作用,三者均能影響到路橋過渡段的沉降趨勢。(2)在室內(nèi)模擬試驗中,通過設置熱源模擬地下水效應,可知,在地下水作用下,橋臺和路基的沉降量都有明顯的增大,并且橋臺的沉降量比路基明顯偏大,即鋼管樁對地下水更為敏感。(3)室內(nèi)模擬試驗中,設置路橋間搭板之后,在一定程度上可減小差異沉降,并且隨著路橋間搭板剛度的增大,差異沉降的減小量亦越大;但基底一旦發(fā)生沉陷,修補極為困難。采用不同性質(zhì)的過渡段路基填料,其剛度越大,差異沉降越小,但填料的剛度并不是越大越好;而對于已投入運營的線路,可以通過注水泥漿的方法來改善路基填料性能。但是,以上兩種方法對多年凍土的熱工程病害沒有明顯的改善。(4)通過ANSYS軟件,計算分析熱棒對凍土區(qū)路橋過渡段差異沉降的治理效果,可知,在路基埋設熱棒后,可以有效減小路基的沉降量。而熱棒對凍土區(qū)路橋過渡段沉降差的治理效果很微弱。綜合以上,要想從根本上治理差異沉降病害,須提出綜合治理方案。
[Abstract]:The differential settlement of road and bridge transition section is a railway, which is a common problem in highway engineering, especially the settlement under dynamic action after opening to traffic. In addition to the longitudinal differential settlement, there are some special engineering problems related to the mechanical properties of underlying frozen soils in the transitional section of roads and bridges in permafrost areas. From the investigation and analysis data, it can be seen that the settlement disease of the transitional section of Qinghai-Tibet Railway is very common, and the settlement difference is large. At present, the method of leveling the landfill slag in the space of settlement difference behind the bridge platform is mainly adopted. Although this method is effective for a short time, it can not control the subsidence of subgrade from the mechanism, and will produce new diseases. Because of the different disease mechanism, the corresponding experience and technology of the melting area are difficult to be effectively applied to the frozen soil area, but there is little research on the road and bridge transition section in the frozen soil area at present. Based on this, the purpose of this paper is to study the mechanism and treatment measures of differential settlement in the transition section of roads and bridges in permafrost areas. In the laboratory model test, the influence of groundwater is simulated by embedding heat source; the treatment effect is observed by setting up different stiffness of road and bridge slabs and different properties of subgrade filling; at the same time, the numerical calculation model is established by using ANSYS software to analyze the treatment effect of heat bar on differential settlement. The following conclusions can be drawn: (1) the dynamic change of underground dark river will affect the mechanical properties of frozen soil, the structure and materials of different roadbed can regulate radiation, convective flow and conduction, and all of them can affect the settlement trend of road and bridge transition section. (2) in laboratory simulation test, by setting heat source to simulate groundwater effect, it can be seen that under the action of groundwater, The settlement of bridge platform and subgrade is obviously increased, and the settlement of bridge platform is obviously larger than that of subgrade, that is to say, steel pipe pile is more sensitive to groundwater. (3) in laboratory simulation test, the differential settlement can be reduced to a certain extent after setting up the slab between roads and bridges, and with the increase of stiffness between roads and bridges, the reduction of differential settlement is greater; However, once the basement has sunk, it is extremely difficult to repair it. When different properties of subgrade filling are used, the greater the stiffness of subgrade filling is, the smaller the differential settlement is, but the greater the stiffness of filling is, the better the stiffness is. For the lines that have been put into operation, the performance of subgrade filling can be improved by injecting water mud. However, the above two methods have no obvious improvement on the thermal engineering diseases of permafrost. (4) through ANSYS software, the treatment effect of hot rod on the differential settlement of road and bridge transition section in frozen soil area is calculated and analyzed, it can be seen that the settlement of subgrade can be effectively reduced after the hot rod is embedded in the subgrade. However, the effect of hot rod on settlement difference of road and bridge transition section in frozen soil area is very weak. In order to fundamentally control the differential settlement diseases, a comprehensive control scheme must be put forward.
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U416.1

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本文編號：2501649