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题名列车荷载作用下活树桩边坡的动力响应规律与稳定性
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作者
江学良
王自豪
杨慧
郭佳慧
王浩冬
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机构
广州航海学院土木与工程管理学院
中南林业科技大学土木工程学院
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出处
《振动工程学报》
北大核心
2025年第4期860-868,共9页
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基金
广东省普通高校重点领域专项(2023ZDZX4044,2023ZDZX4045)
广东省重点建设学科科研能力提升项目(2022ZDJS092)
+3 种基金
湖南省自然科学基金资助项目(2022JJ31005)
国家自然科学基金资助项目(31971727)
湖南省科技创新计划项目(2022NK2056)
湖南省林业科技创新计划项目(XLK202105-3)。
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文摘
通过1∶7室内物理活树桩边坡模型试验数据验证的三维有限元边坡动力分析模型,研究了列车移动荷载作用下活树桩边坡附加动应力的衰减特征、活树桩主侧根应力响应特性和活树桩对边坡稳定性的影响规律,探讨了活树桩边坡的动力稳定机理。研究结果表明:基于三维有限元动力分析模型计算的竖向动土压力峰值与室内物理模型实测结果接近,通过Midas GTS NX构建活树桩边坡三维有限元动力分析模型的方法及其计算结果是可靠的。活树桩边坡附加动应力峰值受到列车轴载叠加效应的影响;列车移动速度越大,基床表层土体竖向动应力峰值越大。道砟层附加动应力最大,并呈现半圆弧状向下迅速衰减扩散,仅有较小动应力传递至坡面上部的两排活树桩。不同位置活树桩主根的抗剪能力发挥程度不一,坡脚活树桩主根相较于坡肩活树桩主根受到更大的剪应力作用,活树桩主根类似“抗滑桩”发挥抗剪能力。坡内生长的活树桩侧根类似锚杆,坡外生长的侧根类似支撑,形成“锚⁃撑”效应,协同主根一起发挥抗滑作用。活树桩的存在导致边坡土体应力重新分布,活树桩附近土体的剪应力集中。活树桩阻碍了土体剪应力的传递,抑制了土体塑性区的连通,提升了边坡稳定性。坡面水平动位移受影响程度与其到振动荷载作用位置的距离相关,距离越近,影响越大。活树桩可以减小坡面各处的水平动位移,但坡脚动位移的减小幅度最大。活树桩可以显著提高列车动力作用下边坡的稳定性,其边坡安全系数可提升15%~20%。活树桩边坡的潜在滑动面呈现圆弧状,活树桩使得塑性区向深部土层移动,从而提升了边坡的稳定性。可为活树桩应用于路基边坡提供一定的指导作用。
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关键词
活树桩支护
动力响应
边坡稳定性
列车荷载
数值模拟
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Keywords
live tree stump support
dynamic response
slope stability
train load
numerical simulation
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分类号
TU431
[建筑科学—岩土工程]
U260.171
[机械工程—车辆工程]
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