土木工程論文開(kāi)題報告模板
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論文題目：新建高速鐵路灌注樁施工對鄰近既有線(xiàn)橋墩—基礎的影響研究
一、選題背景
根據2008年國務(wù)院調整的《中長(cháng)期鐵路網(wǎng)規劃》，截止到2020年我國將建成如圖1-1所示鐵路網(wǎng)。隨著(zhù)鐵路建設規模不斷擴大，鐵路網(wǎng)不斷加密必然會(huì )存在大量新建線(xiàn)路交叉、并行臨近既有線(xiàn)等情況。鄰近營(yíng)業(yè)既有鐵路施工不僅需要控制工程本身的安全風(fēng)險，還需控制與營(yíng)業(yè)線(xiàn)相互影響引起的安全風(fēng)險。高鐵建設過(guò)程中采用高架橋技術(shù)可以避免與其它線(xiàn)路平面交叉，節省用地，同時(shí)由于線(xiàn)路的全封閉保證了運行的安全性。樁基礎作為結構物的主要基礎形式之一，由于具有承載力高、穩定性好、沉降小、抗震性能好以及能適應各種復雜地質(zhì)條件等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于交通、港口、工業(yè)與民用建筑等領(lǐng)域。在高速鐵路高架橋施工中為了有效控制沉降，保障高鐵運行時(shí)線(xiàn)路的高平順性，樁基礎得到了廣泛應用。灌注樁具有施工時(shí)無(wú)振動(dòng)、無(wú)擠土、噪音小等優(yōu)點(diǎn)，特別是在軟土地區，由于預制樁存在擠土效應而受周?chē)h(huán)境制約，鉆孔灌注樁在施工中得到較為廣泛的應用。樁基的廣泛應用促進(jìn)了灌注樁的理論與實(shí)踐的快速發(fā)展。灌注樁廣泛應用于高鐵施工中。灌注樁施工是一個(gè)樁與周?chē)h(huán)境不斷相互作用的過(guò)程。灌注樁施工主要包括：(1)樁孔定位，泥衆制備;(2)鉆孔與灌注泥裝;(3)排査清空;(4)灌注混凝土。其中鉆孔與灌注泥裝、灌注混凝土及后期混凝土硬化承受上部荷載過(guò)程都會(huì )引起周?chē)馏w應力變化。若處理不當，會(huì )引起周邊的環(huán)境問(wèn)題，影響到鄰近既有鐵線(xiàn)路運行的安全性。
二、研究目的和意義
樁側荷載傳遞取決于樁土接觸面粗糙度、樁與土之間水平有效應力大小以及土的剪切特性。其中樁土接觸面粗糖度依賴(lài)于施工方法和施工機械，通常來(lái)說(shuō)，對于給定土層，同樣施工條件下，各樁的樁土接觸面粗糖度相差不大。而水平有效應力和土的剪切性能取決于鉆孔時(shí)間、鉆孔置空時(shí)間、饒注混凝土前孔內水壓力等土體現場(chǎng)應力條件以及施工的一些具體細節影響。
三、本文研究涉及的主要理論
饒明貴(2003)[3]對既有線(xiàn)旁鉆孔灌注樁施工方法進(jìn)行了研宄，通過(guò)受力計算，結合相關(guān)地質(zhì)條件，提出在一種可用于臨近既有線(xiàn)的鉆孔灌注樁的施工方法。羅鵬(2008)對鄰近既有線(xiàn)路橋梁挖孔樁基礎施工安全性分析進(jìn)行了研宄。由于土溪左、右雙線(xiàn)大橋臨近既有土溪大橋，施工設計圖考慮施工時(shí)可能影響既有線(xiàn)橋基礎，因此將新建橋壤的柱基礎設計為鉆孔樁。經(jīng)過(guò)施工方對現場(chǎng)勘察及力學(xué)分析后，決定將其改為挖孔樁施工。經(jīng)實(shí)踐證明，此項措施不僅是安全可行的，還可大大節約成本。吳慶潤(2012)以上海某高架橋鉆孔樁工程為例，介紹了大直徑超深鉆孔灌注柱施工中高護筒、清障、分層鉆進(jìn)、小鉆頭引孔等技術(shù)在鄰近既有鐵路施工中的應用。實(shí)踐證明，該技術(shù)可有效解決了施工中大直徑超深鉆孔樁施工，地質(zhì)環(huán)境復雜等技術(shù)難題，為今后類(lèi)似工程的施工提供了借鑒。朱建才(2012)進(jìn)行了鉆孔樁施工對既有橋橋墩安全性影響試驗研宄，結果表明：鉆孔樁施工對周?chē)馏w水平位移影響范圍一般在5倍樁徑范圍之內，引起的最大沉降量?jì)H為5imn。對周?chē)翂毫涂紫端畨毫τ绊懖淮�，新橋鉆孔樁施工對錢(qián)江二橋安全基本不存在影響。
Gunn et al (1993) 利用平面有限元方法模擬了鉆孔灌注柱施工過(guò)程。在此模擬方法中架護壁釆用由y = 12kN/rn3的自重應力產(chǎn)生的靜水壓力，并假定開(kāi)挖過(guò)程中不透水�；炷琉堊⑦^(guò)程采用全混凝土壓力，從底部開(kāi)始換置泥衆。隨后，因新鮮混凝土而產(chǎn)生的靜水壓力被換成硬混凝土材料。F.C.Schroeder(2004) 首先利用軸對稱(chēng)平面有限元分析了鉆孔灌注樁施工對附近既有降道造成的影響。其進(jìn)行了三種工況計算：前兩個(gè)工況未計入險道存在，第三個(gè)工況模擬降道的開(kāi)挖后續效果。此后，該文進(jìn)行了三維有限元計算分析，但由于其程序限制，僅模擬了干鉆孔的樁基施工，未能分析伴有泥菜護壁過(guò)程的灌注柱施工過(guò)程。陳隆(2010) 使用Abaqus對灌注樁群樁施工進(jìn)行模擬，考慮了泥裝護壁、混凝土硬化、分級加載等因素，得到考慮施工過(guò)程對灌注樁承載力的影響。李智彥(2013)采用三維數值模擬，對新建橋梁的鉆孔灌注樁施工進(jìn)行計算，預測了灌注施工各施工條件下對周?chē)馏w應力和變形的影響，并提出相應的施工建議。高曉燕(2015)運用Plaxis3DFoundation建立了某地鐵線(xiàn)樁板結構的鉆孔灌注樁施工三維有限元模型，采用應力釋放模擬了鉆孔樁施工。
四、本文研究的主要內容
本研究在國內外己有研究的基礎上，主要進(jìn)行以下研究工作：(1)對己有文獻進(jìn)行仔細研讀，深刻理解掌握灌注披施工對周?chē)h(huán)境及建筑影響產(chǎn)生的作用機理，研宄國內外最新的相關(guān)成果。(2)闡述被動(dòng)樁計算方法中的地基反力法計算理論。針對具體實(shí)例，分別使用地基反力法及有限元法計算，對兩種方法進(jìn)行比較。(3)模擬灌注樁單樁施工過(guò)程，分析灌注樁施工引起的周?chē)馏w位移及應力變化。(4)使用有限元軟件Abaqus模擬灌注樁群樁施工對臨近客運專(zhuān)線(xiàn)橋梁影響。解決模型計算分析中遇到的難題，如施工階段分步問(wèn)題、土體本構模型參數選取問(wèn)題、被動(dòng)樁樁土接觸問(wèn)題。借助于有限元軟件的強大的非線(xiàn)性計算技術(shù)分析灌注樁施工對周?chē)馏w乃至橋填-基礎系統的影響。
五、寫(xiě)作提綱
致謝 5-6
摘要 6-7
ABSTRACT 7-8
1 緒論 12-26
1.1 研究背景 12-14
1.2 灌注樁臨近既有樁基施工研究現狀 14-17
1.2.1 灌注樁臨近既有樁基礎施工方法研究 14
1.2.2 灌注樁施工數值模擬研究 14-15
1.2.3 灌注樁施工引起的周?chē)鼗量臻g變形研究 15-17
1.3 國內外被動(dòng)樁研究現狀 17-23
1.3.1 現場(chǎng)測試法 17-18
1.3.2 室內試驗 18-20
1.3.3 理論分析方法 20-22
1.3.4 數值模擬法 22
1.3.5 研究現狀評述 22-23
1.4 研究工作內容 23
1.5 技術(shù)難點(diǎn) 23
1.6 研究方法與技術(shù)路線(xiàn) 23-26
2 土體側移作用下被動(dòng)樁地基反力法與有限元法對比 26-40
2.1 被動(dòng)樁地基反力法求解 26-30
2.1.1 地基反力法假定 26-27
2.1.2 樁土相互作用的計算模型 27-28
2.1.3 水平位移控制方程 28-29
2.1.4 方程的求解 29-30
2.2 基坑開(kāi)挖對鄰近既有樁影響 30-38
2.2.1 模型數據 30-32
2.2.2 地基反力法求解樁水平位移 32-33
2.2.3 有限元法求解樁水平位移及附加彎矩 33-35
2.2.4 理論解與有限元數值解對比 35-38
2.3 小結 38-40
3 鉆孔灌注樁施工過(guò)程的三維有限元模擬 40-62
3.1 ABAQUS介紹 40-41
3.2 有限元法分析灌注樁施工過(guò)程主要難題 41-44
3.2.1 地應力平衡問(wèn)題 41-42
3.2.2 有限變形問(wèn)題 42
3.2.3 接觸問(wèn)題 42-43
3.2.4 生死單元問(wèn)題 43
3.2.5 空隙水壓力問(wèn)題 43
3.2.6 混凝土硬化問(wèn)題 43-44
3.3 灌注樁施工基本假定及建模過(guò)程 44-46
3.3.1 基本假定 44-45
3.3.2 灌注樁施工過(guò)程在A(yíng)baqus中的模擬 45-46
3.4 灌注樁單樁施工有限元分析 46-49
3.4.1 模型尺寸 46-47
3.4.2 模型參數選取 47-48
3.4.3 施工階段劃分 48-49
3.5 灌注樁對周?chē)馏w影響研究 49-61
3.5.1 地應力平衡計算 49-50
3.5.2 樁孔開(kāi)挖與灌注泥漿 50-57
3.5.3 混凝土澆注及硬化的模擬 57-59
3.5.4 承受上部荷載 59-61
3.6 本章小結 61-62
4 灌注樁群樁施工對既有線(xiàn)橋墩-基礎影響研究 62-92
4.1 工程概述與評估位置選取 62-64
4.1.1 工程概述 62-63
4.1.2 評估點(diǎn)橋墩、承臺、樁基的布置及尺寸 63-64
4.2 有限元建模 64-72
4.2.1 基本假定 64
4.2.2 參數選取 64-65
4.2.3 模型尺寸、網(wǎng)格劃分及邊界處理 65-68
4.2.4 荷載施工階段劃分及初始狀態(tài)位移計算 68-72
4.3 群樁施工對既有線(xiàn)樁基影響研究 72-84
4.3.1 施工過(guò)程中既有線(xiàn)樁基總位移變化 72-74
4.3.2 各施工階段樁基位移分析 74-84
4.4 新線(xiàn)群樁施工對既有線(xiàn)承臺、墩臺位移影響研究 84-89
4.4.1 施工過(guò)程對橋墩、承臺位移的影響 84-86
4.4.2 各施工階段承臺—橋墩位移具體分析 86-89
4.5 施工過(guò)程既有線(xiàn)位移最大值對比 89-90
4.6 本章小結 90-92
5 結論與展望 92-94
5.1 結論 92
5.2 展望 92-94
參考文獻 94-98
六、目前已經(jīng)閱讀的主要文獻
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