铁道工程技术专业毕业设计26408.docx
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1、指导老师签字时间年 月日摘要高速铁路代表了世界铁路现代化发展的大趋势,是21世纪交通运输的重大成果, 是人类的共同财宝。随着经济的迅猛发展,交通运输需求激增,我国铁路客运专线建 设已经进入一个高速发展的时期,由于高速铁路运行速度快、技术标准高、对路基的 要求严格,限制路基变形沉降已经成为客运专线路基的最大特点。路基变形最明显、 危害最大的问题是路基沉降。路基沉降限制是一个涉及因素较多、具有较大不确定性 的工程难题。路基沉降包括路基施工沉降和工后沉降,工后沉降尤其发生几率大、危害严峻。 本论文从黄土的性质和特性,路基沉降的缘由、危害,限制路基沉降的措施、路基工 后沉降的机理,限制路基工后沉降的必
2、要性、步骤、措施、各种措施的特点,路基沉 降计算、监测等方面分析了路基沉降。关键字:黄土 路基工后沉降限制方式沉降计算监测目前,将黄土受力、水作用后结构由损伤到破坏作定量描述的固体力学方法,因 其可以回避在寻求独立表示土结构性参数上的困难,使结构性关系的建立出现了新的 跳动。但它仍旧遇到了建立不同湿密状念土在受到外力作用过程中损伤变量正确表述 的困难.明显,假如能够找到一个能合理反映土的结构性及其随水与力的作用而变更 的土结构性参数,无疑会使问题的解决更加直观、更加敏捷,会使土力学的参数体系 更加完善.文献中关于综合结构势这一新指标的提出及对其合理性、灵敏性、稳定性 与普遍性的检验的相关探讨表
3、明:(1)黄土的结构可视为一个由单粒、集粒或凝块等骨架单元共同形成的空间结构 体系.它的单元形态(单粒的矿物碎屑与集粒或凝块)确定了力的传递性能和土的变 形性质,它的连接方式(点接触、面接触)确定了土的结构强度,它的排列方式(大孔 隙、架空孔隙、粒间孔隙)确定了土的稳定性.单粒点接触、架空孔隙占优势的结构, 湿陷性大;集粒或凝块,面接触、粒间孔隙占优势的结构,湿陷性小.(2)黄土结构性的探讨,应既留意揭示土颗粒排列的几何特征(以孔隙分布特征 最为敏感),又留意揭示土颗粒联结(物理的和化学的,而以化学的为最敏感)的力学 特征,同时将结构与组成相结合,探讨黄土的非均质性,各向异性.(3)从黄土力学
4、的观点来看,结构性探讨的根本目的在于揭示结构性对土力学行 为的影响及内在联系,因此,将土的微观结构与宏观力学行为相结合是一条正确的 探讨途径.(4)黄土的结构性问题在其结构联结没有遭到破坏以前表现为它维持结构可稳 性的实力,它和颗粒联结的特性与稳定性有关;在结构联结遭到破坏以后表现为结 构可变性的实力,它和颗粒的排列特性与匀称性有关.第2章路基沉降的缘由及影响2.1 路基沉降路基袒露在自然界中,整个路基常常受到自重、列车荷载和各种自然因素的作用O 由于水、温度和各种荷载的作用,路基的各部分将产生可复原和不行复原的变形,那 些不能复原的变形,将引起路基标高和边坡坡度、形态的变更,甚至造成上体位移
5、和 路基横断面几何形态的变更,危及路基及其各组成部分的完整和稳定,形成路基的危 害2.1.1 路基沉降的缘由2.1.1.1 路基填土压实度不足由于压实度不足,往往导致填方路基的不匀称沉降变形,路基两侧出现纵向裂缝, 路基土体压实度不足的主要缘由有以下几点:(1)施工受实际条件的限制。路基施工时,天气太干燥,局部路堤填料粘土土块 粉碎不足致使路基压实度不匀称;暗埋式构造物处因构造物长度限制使路基边缘不能 超宽碾压,致使路基边缘压实度不够;某些加减速车道与行车道没有同步施工,当拼 接处理得不好时,其拼接处也会产生压实度不足的状况。(2)考虑到施工平安和进度,使得压力或压力作用时间不足,路基压实不充
6、分, 致使路基压实度达不到规范要求。(3)由于填方土体的最佳含水量限制不好,压实效果达不到规范要求。(4)在填方路堤施工中,当路堤施工到肯定高度以后,路堤边缘土体往往存在压 实度不足问题,对于较高的填方路基,通常都要做相应的处治。填方土体压实度不足,其结果是土体前期固结压力小于自重应力和各种附加应力 之和,在自重作用下就会发生沉降变形,这些附加应力主要来自以下几个方面:车 载,尤其超载状况;含水量变更造成土体容重的变更;地下水位升降而导致浮力作 用变更;土体饱和度变更,引起负孔隙水压力变更。这些附加应力引起土体中有效 应力变更,从而导致土体发生压缩变形。2. 1.1.2路堤填料不匀称,限制不当
7、在马路施工过程中,对填料、级配很难得到有效的限制,填料常常是开挖路堑、 隧道掘进产生的方法,这些填料性质差异大、级配也相差很远。一方面,在施工过程 中,假如分层碾压厚度过大,小颗粒填料和懦弱物质很难得到有效压实,在荷载的长 期作用下,回填料会产生不协调沉降变形,路面会产生局部沉陷,刚性路面还可能产 生裂纹。另一方面,由于回填料的性质不一样,特殊是有的回填料具有膨胀性,在路 基排水系统局部失效后,水的渗入会使路面局部隆起,影响行车舒适度,严峻的会使 路面破坏。地下水的影响在地下水的交替作用下,路基土体内含水量反复变更,土体容重在肯定范围内波 动,更为重要的是由毛细管张力引起的负孔隙水压力可以达到
8、相当的数值,再加上水 的软化、润滑效应,可以使土体产生沉降变形。路基或地基中地下水的动态特征对路 基不匀称沉降影响很大,路堤及其地基中的地下水主要补给来源有3种类型,即地下 水侧向补给、降雨补给、地表水侧向补给。其动态变更及潜蚀作用影响到土体中的有 效应力分布、土体的结构特征和土体强度从而导致路基的不匀称沉降。2. 2路基不匀称沉降的影响和危害 2. 2.1路基不匀称沉降对铺轨施工的影响路基不匀称沉降会增加施工难度和施工强度,在铺轨时须要再度调整路基整体的 高度使其达到统一,因扣减可调整量很小并要预先填高肯定量为工后沉降留有空间以 便达到设计标高,还要考虑将来行车后各不同时间段各路段不同土质以
9、及路桥过渡段 不同沉降量。2. 2. 2路基对称将对高铁运营的危害路基是路面的基础,路基不匀称沉降必定会引起路面的不平整,导致路面产生很 多病害,主要表现为坑凹、起拱、波浪、接缝台阶、碾压车辙、桥头或涵洞两端路面 沉降、桥梁伸缩缝的跳车等,破坏了线路平顺通畅,不仅难以满足客运专线高速行驶 的要求,而且还会加大运输成本,增加运输时间,增加养护修理费用,削减运用寿命, 降低社会经济效益,降低旅客舒适度,危及行车平安等。2.3影响路基沉降的因素影响沉降稳定的自然因素.1地形地形不仅影响路途的选定与线形设计.也影响到路基设计。平原、丘陵、山岭各 区地势不同,各区的水和温度的状况也不相同。平原区地势平坦
10、,地面水易于积聚, 地下水水位较高,因此路基须要保持肯定的最小填土高度,力求不低于自然区划和土 质所规定的临界高度:丘陵区地势起伏,山岭区地势陡峭。假如排水设计不当,或地 质状况不良,易降低路基的强度与稳定性,出现水毁、边坡坍方、路堤沿山坡的滑动 等坏现象。, 2气候气候条件,如气温、降水、湿度、冰冻深度、日照、年蒸发量、风向和风力等, 都影响路基水温状况。在一年之中.气候有季节性的变更,因此路基水温状况也随之 变更。气候还受地形的影响,例如山顶与山脚、山南与山北,就有所不同。即所谓“小 区地形与小区气候”.因此路基水温状况也有所差异。大气的温度变更使路基的温度 也发生相应的变更.并造成土基内
11、不同深度处温度出现差异。在温度差的影响下,土 基中的水分以液态或气态由热处向冷处转移,并积聚或凝聚在该处。从而使土基中的湿度分布发生变更.特殊是在季节性冰冻地区,湿度积聚现象更为严峻。.3水文地质水文条件指地面径流、河流洪水位、常水位及其排泄条件、有无积水和积水期的 长短以及河岸的冲刷和淤积状况等。水文地质条件指地下水位、地下水移动状况、有 无泉水、层间水等。全部这些。都会影响路基的稳定性,如处理不当,往往会导致路 基出现各种病害2. 3.2影响沉降稳定的人为因素3. 3. 2.1荷载作用作用于路基的荷载有路面路基的自重(静载)和机车的轮重(动载)。静载在土基内 部产生的应力随深度的增加而增加
12、;相反,动载在土基内部产生的应力随深度的增加 而削减。且车型不同.动载在土基内部的应力作用深度也不相同。随着交通运输的蓬 勃发展,交通量逐年增长,在很大程度上影响路基的稳定性。4. 3. 2. 2施工方法正确的施工方法也是保证路基稳定性的重要因素。就土质路堤而言,既要选择良 好的土填筑路基,同时还要选用正确的填筑方法和合适的施工机械。通常采纳水平分 层填筑法自下而上逐层填筑,并在土的含水量限制于最佳范围同时进行充分压实。保 证达到路基施工规范规定的压实度,使路基具有足够的强度和稳定性。相反,假 如填筑方法不正确,压实不充分。土基在车辆荷载的重复作用下就会出现不同程度的 变形沉陷。从而造成路面破
13、坏。5. 3. 2. 3养护措施养护措施包括一般措施及在设计、施工中未刚好采纳而在养护中加以补充的改善 措施。通过刚好养护可以保证路基在运用期限内具有较高的强度和稳定性。第3章路基沉降的限制客运专线路基沉降限制的主要目的是限制路基沉降,以确保高速列车的行车平安, 尽量满足旅客对舒适度的要求,并削减日常修理工作。5.1 湿陷性黄土路基处理方法及效果评价5.1.1 试验段工程地基处理方法试验段工程地基处理方法对湿陷性黄土的地基处理应达到两个目的,其一是消 退处理范围内的湿陷性,其二是提高地基承载力,提高地基的变形模量,削减压缩(固 结)变形试验段采纳多种地基处理方法,变更黄土结构,增加土密度,达到
14、消退黄 土的湿陷性的目的。首先进行局部地表处理,挖除耕植土后,换填改良土和冲击碾压进行加固处理, 再采纳桩基和碎灰土垫层处理,同时辅以土工布和土工格栅。坑墓穴处,先挖出松 土,再用灰土夯填,然后再用钻灌注水泥砂浆进行填实处理。5.1.2 地基处理效果方法对湿陷性黄土地基处理的胜利阅历地分析探讨得出:当湿陷性黄土厚度不大于3nl 时,灰土垫层种经济有效的方法(但一般须要较大的翻挖地,不利于冬、雨季施工)。 深度相对较大(46m且环境影响要求较低时,可选择强夯法,但它的有效性与夯击的 最佳击数(912击)、夯锤的底面积(锤重1015t,锤底面上静压力宜为2025 kPa )、 及地基土的含水量(最
15、好为最优含水量旁边)有关更大深度(大于8m)宜选择挤密桩 (孔内填以灰土或素土)、搅拌桩或CFG桩,这些是处理厚湿陷性黄土地基的经济有效 的方法,而且对调整地基的不匀称性和提高防水抗渗性能也有肯定的作用。因此在条 件允许的状况下,在试验段进行现场试验和长期观测,能更好地把握地基处理效果 和路基变形规律。5.1.3 湿陷性黄土路基的沉降限制措施(1)对试验段湿陷性黄土、松软土、地震液化土段地基,依据初步设计采纳换填、 强夯、灰土挤密桩、CFG桩、水泥搅拌桩、旋喷桩、碎石土垫层加铺土工格栅等多种 地基处理方法进行加固,消退黄土的湿陷性和地震液化土的液化性,并对松软土进 行加固经检测达到京沪高速铁路
16、设计暂行规定和设计要求后转入下道工序施工。(2)在基础处理前首先进行局部地表处理,提高地基上部的密实度,削减路基的 工后沉降。基础加固后保证地基系数K30290MPa/m、压实系数10.95。(3)路堤填筑依据“三阶段、四区段、八流程”水平分层(每层松铺厚度不超 过30cm)填筑。推土机粗平,平地机精平,YZ1820型振动压路机压实;填料的最佳 含水量、碾压遍数、碾压速度及铺设宽度等按现场填筑试验段确定的施工参数进行, 依据压实黄土的湿陷性随含水量的减小而增加,随干容重的增大而减小的试验分析特 性,施工中填料含水量偏差限制在最佳含水量的-1 %3%之间,填料的干密度大于 15.5kN / m以
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