2.5维有限元分析高铁荷载下弹塑性地基动偏应力与沉降

来源：同济大学学报·自然科学版杂志2023年第7期北京时间：

作者：高广运，耿建龙，毕俊伟，张继严，徐晨晓

单位：1.同济大学 土木工程学院，上海 200092;2.同济大学 岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092;3.广州市设计院集团有限公司;4.重庆高速公路集团有限公司，重庆 401120

摘要：为分析高铁荷载引起的弹塑性地基动偏应力分布规律并据此开展沉降计算，建立了高铁荷载下弹塑性地基2.5维有限元计算模型，将高铁荷载分别简化为准静态列车荷载和考虑随机激振力的修正列车荷载，对比了2种荷载下弹塑性地基中动偏应力的分布规律，并利用循环荷载下软黏土累积塑性应变模型计算了均质弹塑性地基沉降。研究表明，弹塑性地基中动偏应力呈马鞍形分布，最大值出现在道床边缘附近土体中；车速小于土体瑞利波速时沿地基表面和轨道中心沿深度方向土体动偏应力的衰减曲线光滑，车速接近或大于土体瑞利波速时，在马赫效应的影响下动偏应力呈波动衰减；修正列车荷载下弹塑性地基中动偏应力分布更符合实际情况；高铁运营初期地基沉降较快，随时间增加沉降速率逐渐趋于稳定；计算高铁运行产生的地面沉降时，需同时考虑列车运行速度和随机激振力的影响。

关键词：高铁,2.5维有限元,弹塑性地基,动偏应力,沉降

基金资助：国家自然科学基金 （42277130， 51978510）