列车荷载作用下地基动力及沉降特性分析

为分析列车荷载作用下的地基动力及沉降特性,建立了轨道-路堤-地基在列车荷载作用下的动力耦合分析数值模型,考虑列车速度、路堤高度和基床刚度的影响,研究了列车荷载作用下的地基动应力分布及地表沉降特性,并对不同地基加固形式的加固效果进行了探讨。研究结果表明:列车荷载作用下地基动应力沿水平方向和地基深度迅速减小;地基竖向动应力和地基沉降随列车速度的增大而增大,随路堤高度和基床刚度的增大而减小,路堤高度不宜小于2 m;地基沉降随加固深度和加固区刚度增大而减小,列车速度越高,影响越明显,最佳地基加固深度为3 m。     

高速公路CFG桩——网复合地基沉降控制效果研究

首先结合现场测试数据对路基施工期地基沉降规律进行分析;然后结合ABAQUS有限元分析软件建立三维数值模型,对相同条件下桩间距与桩径对复合地基沉降规律影响进行分析。同时,结合现场测试和数值模拟结果验证高压缩性软土区域采用CFG桩—网复合地基加固控制效果。研究结果表明:地基沉降随填筑荷载变化呈三阶段特征:快速增长、缓慢增长和趋于稳定,最终稳定时累积沉降约为35 mm;相同条件下,适当增加桩径和减小桩间距均可以提升复合地基加固效果,达到减少地基沉降目的,其中减少桩间距改善地基沉降效果更为明显。     

路堤荷载下刚柔长短桩复合地基承载特性研究

为研究路堤荷载下刚柔长短桩复合地基的承载特性,结合某桥头过渡段带帽薄壁管桩（pre-stressed thin-wall concrete,PTC）联合水泥土搅拌桩（cement deep mixed,CDM）的软基处理工程,开展了PTC-CDM组合式长短桩复合地基承载特性现场试验,对路堤填筑过程中桩土应力比、荷载分担比以及桩土沉降差的变化规律进行了分析,并进一步采用有限元对刚柔长短桩复合地基的路堤荷载传递规律进行了数值模拟.试验与计算结果表明:CDM桩顶与桩间土应力增长缓慢,PTC桩帽上应力增长相对较快;填土达到一定高度土拱完全形成后,大量的路堤荷载转移至刚性长桩;刚性长桩和柔性短桩的桩土应力比分别达到7.5和2.1;短桩的存在减少了长桩桩顶荷载和上部桩身出现负摩阻力的深度,中性点位置上移;短桩达到一定桩长时再增加其长度,对路基总沉降影响不明显,因此,短桩桩长可根据承载力要求的临界桩长来设计.      

桩—网结构路堤施工填筑阶段数值模拟研究

结合高速铁路桩—网结构路基试验段进行数值模拟研究,探讨在填筑阶段桩—网结构的沉降特性及桩、网、土共同作用的承载特性。计算结果表明,桩间距对加筋垫层的相对变形影响显著;桩身应力随路堤填土高度的增加呈增大趋势,且应力分布逐步向线路中心桩靠拢,桩身应力沿深度方向先增大后减小;桩间距不同,土工格栅的拉应力随着路堤填筑高度的变化不同;在填筑初始阶段,桩土应力比较大,随着路堤填高的增加,桩土应力比逐渐减小并趋于稳定。以上结论可为桩—网结构路基设计理论提供科学依据。     

高路堤灰土挤密桩加固效果分析

以高速公路湿陷性黄土地基高填方路堤施工为研究背景,根据施工现场地质情况制定灰土挤密桩加固方案,采用有限元软件进行数值模拟分析,并结合施工现场沉降监测结果进行分析。结果表明,随着压实度增加,各区间分层压缩量随之下降,且加固后沉降量明显下降。采用灰土挤密桩加固后,高路堤地基沉降逐步稳定,路堤顶面沉降速率明显下降,说明加固后路堤稳定性得到了有效提升,达到了预期效果。     

中低压缩性土地基桩承式加筋路堤时效性分析

以某城际铁路为背景,采用有限差分软件FLAC3D建立三维流固耦合模型,对中低压缩性土地基桩承式加筋路堤的时效性进行对比分析,重点探讨了不加固和桩承式加筋两种工况下地基中超孔隙水压力、地基表面中心沉降和路堤坡脚水平位移随时间的变化规律。结果表明:采用桩承式加筋路堤可以有效控制中低压缩性土地基的路堤填筑施工变形和工后变形,防止地基在路堤填土荷载下发生失稳破坏。     

考虑分层填筑的高路堤沉降变形特性分析

为研究高路堤动态填筑全过程沉降变形特性,基于非线性有限元数值模拟,对比分析高路堤与一般路堤分层动态填筑过程中地基面沉降、路堤面沉降和坡脚处地基剖面侧向位移的分布演变规律,讨论填料轻质化、压实度提高对沉降变形的影响。研究发现:高路堤分层填筑全过程中堤身荷载不容忽视,采用轻质填料可极大减小高路堤的压缩变形和地基沉降;随着压实度的提高,如路堤填土弹性模量增加2倍,高路堤路基面沉降则减小16. 9%,而地基面沉降和坡脚处地基剖面侧向位移影响甚微。     

路堤荷载作用下软土硬壳层地基沉降计算

在工程设计中遇到软土硬壳地基时,一般是进行软土地基加固处理,这样一来就破坏了硬壳层的整体性,延长了工期,增加了造价。对路堤下软土硬壳层地基沉降计算方法进行研究,利用修正后的公式计算试验监测断面的沉降量,并与现场监测数据进行比较,目的是分析直接在软土硬壳层上填筑的路堤的沉降变化。     

长短桩组合型复合地基承载机理及沉降

采用沿深度变强度和变刚度的长短桩复合地基符合附加应力的分布规律,有效地减小沉降,减少加固成本。在路基填筑作用下,长短桩组合型复合地基起到了实体深基础的作用,把上部荷载有效地传递到深部土层,长短桩复合地基沉降主要由下卧层的变形引起。     

预应力混凝土管桩加固软土地基效果及参数影响分析

采用数值模拟的方法分析了预应力混凝土管桩加固软土路基的效果,并对相关参数影响进行了分析,得到以下结论：分层填筑过程中数值模拟值与现场监测数据误差均在10%以内,说明数值模拟结果的可靠性;加固前路基沉降比较集中,路基水平位移较大值集中在路基坡脚处;加固后地基沉降大幅度降低,路堤坡脚水平位移明显减小,保证了路堤的安全;增大桩长和减小桩间距均可以有效降低路基沉降,但这种方法降低的沉降是有限的,设计和施工过程中要根据地质和工程条件合理设计参数;通过设置桩帽,使得桩体承载能力增大,降低了桩间土分担荷载,增加了桩体承载能力,减小了路基沉降。     

路基填筑引起水泥搅拌桩复合地基变形监测分析

针对目前水泥搅拌桩复合地基在路基填筑作用下变形特性研究不足的问题,依托我国海积软土地区某水泥搅拌桩加固铁路路基填筑施工案例,对水泥搅拌桩复合地基变形进行监测,分析路基填筑作用下水泥搅拌桩复合地基变形特性,并为路基填筑速率控制和水泥搅拌桩加固方案设计提供建议。研究结果表明:路基填筑作用下地基加固区压缩量占总沉降的56.1%,沉降速率最大为2.4 mm/d;素填土和淤泥层侧向变形显著,侧向变形速率最大为4.6 mm/d;路基坡脚7 m内、深度5 m以上地层受路基填筑施工扰动较大;坡脚侧向变形速率较地基沉降速率更接近于控制指标,填筑速率的控制应以控制坡脚侧向变形速率为主;本施工案例中水泥搅拌桩加固方案可满足各铁路类别的路基工后沉降的控制要求,类似工程中水泥搅拌桩设计应以控制路基填筑施工对邻近结构物的影响为主。     

CFG桩处理山区公路软基的主要影响因素分析

CFG桩处理山区公路后,其复合地基承载力、沉降量受较多因素影响。在路堤荷载作用下,常规理论方法难以分析其影响因素变化时应力应变规律。主要利用有限元软件PLAXIS对山区高速公路CFG桩复合地基处理及路堤填筑施工进行模拟,通过对CFG桩桩长、桩间距以及复合地基褥垫层厚度这3个影响因素的变化进行对比分析,总结出各影响因素对CFG桩复合地基沉降量的影响规律,分析得出复合地基中CFG桩桩长、桩间距及褥垫层厚度的合理取值范围。最终为实际工程中CFG桩复合地基的优化设计提供理论依据。     

高速公路拓宽路基刚性桩——网地基变形特性研究

高速公路拓宽路基地基变形特性与路基长期工作性能密切相关。为探索高速公路拓宽路基地基变形特性,依托某高速公路拓宽路基桩—网复合地基工程实例,借助现场测试地基沉降及侧向变形数据,对高速公路路基桩—网地基变形特性进行分析。结果表明:拓宽路基地基沉降及侧向变形随填筑荷载增加逐渐变大最终趋于稳定;拓宽路基地基累积沉降约为38.29 mm,侧向变形最大值约为11.6 mm,新旧路基差异沉降2.51 mm;拓宽路基地基变形在填筑期基本完成,且新旧路基差异沉降控制在5 mm以内,说明拓宽路基地基采用桩—网地基处治效果较好。研究结果能够为探索新旧路基拓宽地基处治技术及变形特性提供理论参考。     

柔性荷载作用下桩筏加固地基变形特性试验研究

针对深厚软土地区桩筏加固地基,通过原位长期观测试验,研究柔性荷载作用下桩筏加固地基与天然地基的地基面总沉降、地基分层沉降和侧向变形、地基土孔隙水压力等,对比分析两种地基变形规律的差异性,总结提出了柔性荷载作用下桩筏加固地基的受力变形机理.研究结果表明:桩筏结构相对于天然地基,其总沉降减小至24%、差异沉降减小至0.9%,说明其整体刚度较大,有利于均化地基荷载、约束地基侧向变形,使地基总沉降和差异沉降都有很大程度降低;桩筏加固地基沉降主要发生于下卧层,占总沉降的90%;路堤荷载大部分由桩筏结构承担,桩筏结构地基中超孔隙水压力相对于天然地基降低了70%,从而减小了地基沉降量.     

沪昆客专软弱粉质黏土斜坡填筑路基变形及稳定性分析

以沪昆客运专线云南段粉质黏土斜坡填筑路基及其工程处理措施为分析对象,针对不同加固处理方案,采用三维快速拉格朗日有限差分法,建立土工格栅及CFG桩加固粉黏土斜坡路基的模型,分析了粉质黏土斜坡填筑路基在无工程措施时、CFG桩及土工格栅加固后的变形与稳定性规律.结果表明:粉质黏土层是主要滑移层,在无工程措施时,路基产生较大竖向沉降、差异性沉降及水平滑移,影响路基稳定性;综合采用CFG桩加固粉质黏土地基,土工格栅加固路堤土体方案,控制路基变形,提高其稳定性的效果显著.     

粉喷桩在高速公路软基处理中的应用

沿海高速公路唐海、丰南软基处理实践证明,采用粉喷桩方法加固软土地基具有许多优点如能有效地减少地基的总沉降量,与排水固结法相比总沉降量能减少25％～49％,这对控制路堤的工后沉降和解决桥头跳车具有明显的效果,具体表现在地基加固深度内沉降量的大幅度减少。经加固后路基在填筑过程中侧向位移明显减少,     

长短桩加固后软土地基沉降分析

以浙江省某沿海高速公路建设工程为依托,对长短桩与工程中常用的CFG桩进行对比,基于PLAXIS有限元法,分析长短桩加固后的地基沉降,并采用加权模量法计算沉降值进行验证。结果显示,长短桩性质优良,其工后沉降首先快速增加,经过长期交通荷载作用结构逐渐趋于稳定,沉降量增加缓慢,直至为稳定值,为日后长短桩的应用提供参考。     

基于桩网路堤简化分析方法的参数研究

为研究桩网路堤各影响参数对其传力机制与变形特性的影响,通过理论推导得出了桩网路堤简化分析方法,采用该方法对桩网路堤进行参数分析. 首先,综合考虑路堤填土土拱效应、地基支承作用和土工格栅效应,采用抛物线方程描述土工格栅变形,推导得到了针对正方形布桩型式的桩网路堤的分析方法;其次,通过与现场试验和目前主流设计方法对比分析,验证了本文计算方法结果可靠、计算过程简便;最后,采用该理论方法针对路堤高度、土工格栅刚度、地基软土厚度、软土模量对格栅张力、地基最大沉降和应力集中比的影响规律进行系统分析,在此基础上,引入非重复性二次方差分析对各参数的影响程度进行了量化对比. 研究结果表明:格栅张力与路堤填高、格栅刚度、地基软土厚度成正相关关系,与软土模量成负相关关系;地基沉降与路堤高度、软土厚度成正相关关系,与格栅刚度、地基软土模量成负相关关系;应力集中比与路堤高度、格栅刚度、地基软土厚度成正相关关系,与地基软土模量成负相关关系;降低地基软土厚度和增大软土模量是保证土工格栅正常工作情况下尽可能增大应力集中比的有效手段;缩小桩间距或采用大桩帽,其优化效果好于提高格栅抗拉刚度.      

路堤下的水泥土搅拌桩复合地基性状的探讨

目前在路堤基础下复合地基的设计中仍沿用刚性基础下复地基的设计理论,因而造成实测值与设计值相差甚远.结合高速公路软土地基处理中的现场试验和数值分析,分析了路堤下桩土应力、桩土表面沉降、桩身附加应力、复合地基承载力、侧向位移等.结果表明:在路堤下这种复合地基桩土应力比变化总体趋势为逐渐增大,但总应力比不大,应力集中不明显;桩土沉降存在不协调,实测土的沉降量比桩的沉降量要大;群桩时复合地基的承载力小于单桩复合地基承载力;侧向位移较小.     

沪宁高速公路扩建工程软土地基处理和路基拼接技术研究

为减小路基拼接在新老路基间产生的差异沉降,从减小路堤荷载出发,研究了EPS轻质路堤填料在拼接工程中的应用;在加固地基方面针对传统地基处理方法处理深厚软基的缺陷,将PTC管桩应用于高速公路的拼接工程,设计中应按不同土质条件和工况采用不同的沉降分析计算方法,利用沉降观测资料反演分析所获得的地基参数可使计算获得较高的精度,文中推导的能反映地基层状性质和三维变形特征的带帽疏桩复合地基的桩、土应力比等计算公式,桩长、桩径、桩间距、桩帽尺寸及垫层厚度的优化设计方法,经实践证明具有较好的工程适用性。工程实践表明,采用EPS和带帽PTC疏桩处理地基拼接工程满足设计要求,处理效果明显。