新开河道并行沪宁城际高铁安全影响分析

研究目的:随着高铁投入运营范围逐步扩大,城市升级扩容对正在运营的高铁的影响正在逐渐凸现,尤其是我国较发达的东、南部地区,新建道路、河道疏浚、城市轨道交通等工程的建设已无法避免与高铁交叉或近距离并行,研究此类工程对高铁的安全影响已成为工程技术人员需要解决的问题。本文针对新沟河新开河道对沪宁城际高铁桥梁的安全影响通过有限元定量数值分析,主要研究河槽开挖、河堤堆载以及安全防护隔离桩施工作业对高铁桥梁的附加影响,提出安全施工的要求及主动防护隔离措施。研究结论:(1)控制开挖及堆砌土体相关物理参数,必要时采取隔离主动保护措施,可在高铁正常运营速度情况下进行河道开槽及堆砌施工;(2)新开河道并行沪宁城际高铁,数值分析表明主要影响在桥墩附加横向变形,对桥墩附加沉降的影响极小;(3)隔离桩钻孔施工引起的应力释放与河道开挖引起的不利影响形成同向叠加,使得高铁桥墩附加变形结果更趋不利;(4)减小高铁桥墩附加水平向变形,通过增加隔离桩刚度不如增加隔离桩桩长效果明显,尤其是隔离桩持力层较好时;(5)该研究成果对于在高铁桥梁附近进行大体量土体扰动的安全评估方面具有参考价值。     

基坑开挖引起邻近高铁桥墩隆起变形实例分析

为了研究基坑开挖过程对邻近高铁桥墩竖向变形的影响,对2个邻近高铁桥墩的基坑工程实例进行实时自动化监测,在对施工内容与监测结果对应分析的基础上,采用基于叠加原理的薄层分层总和法编制高铁桥墩临近荷载竖向变形影响计算软件PIAS,对计算结果与监测数据进行对比验证。监测结果显示,由于基坑开挖的卸载效应,实例一基坑开挖引起既有高铁桥墩隆起变形1.12 mm,实例二基坑开挖引起既有高铁桥墩隆起变形3.10 mm;计算结果显示,实例一基坑开挖引起既有高铁桥墩隆起变形0.93 mm,实例二基坑开挖引起既有高铁桥墩隆起变形2.79 mm;计算值与监测值基本一致,表明高铁桥墩临近荷载竖向变形影响计算软件PIAS适用于基坑开挖过程对临近高铁桥墩隆起变形的影响计算。     

围垦填土对邻近新建桥梁的影响分析

为了研究滨海滩涂围垦对邻近桥梁的影响,以宁波滨海新建杭甬(杭州—宁波)高速公路复线宁波段高架桥紧邻围垦工程为例,建立模型研究不同的桥梁与海堤距离情况下新建桥梁施工、海堤施工、围垦填土等的工序对邻近桥梁桩基的影响.计算结果表明:海堤施工、桩顶荷载施工及围垦填土对桩基水平位移的影响随着海堤距离增加呈指数函数衰减,拟建海堤距...     

某新建轨道交通工程下穿既有高速铁路桥梁方案研究

以某城际轨道交通下穿杭甬高铁桥梁工程为研究背景,为减少对杭甬高铁运营安全的影响,提出桩板路基及简支梁桥两种结构形式下穿高铁。并对新建的下穿结构在施工期间及运营阶段下,利用桩土共同作用有限元程序Midas/GTS等有限元软件,着重从桩基承载力、基础沉降等方面分析土体扰动对杭甬高铁桥梁的安全影响。研究结果表明,桩板路基及简支梁桥两种结构形式下穿既有高铁桥梁均是可行的。     

大面积深基坑工程对高速铁路的影响性分析

研究目的:本文以某大面积深基坑为工程背景,该基坑邻近既有高速铁路桥梁及路基段,为确保施工期间铁路运营的安全性、降低施工风险,文中依据现行规范建立合理的高速铁路安全评估标准,经有限元模拟,分别对高速铁路路基及桥梁的沉降、相邻桥墩差异沉降、横向水平变形、纵向水平变形、轨道平顺性以及桥梁基础结构安全性等进行计算分析并给出合理的评价,从而确保基坑工程施工过程中高速铁路运营的安全性。研究结论:(1)高速铁路路基、桥梁叠加初始设计值后,各施工阶段的累积沉降值满足规范中15 mm、20 mm的限值要求;(2)高速铁路桥梁叠加初始设计值后的累积差异沉降满足规范中4 mm的限值要求;(3)叠加初始设计值后,各施工阶段横向水平变形均小于规范限值15.75 mm,纵向水平变形均小于规范限值28.06 mm;(4)在整个施工过程中,正线桥梁单桩承载力值均满足单桩容许承载力要求;(5)该研究成果可为邻近高速铁路的深基坑开挖等类似工程领域提供借鉴。     

考虑边坡效应的铁路桥墩桩基力学行为分析EI北大核心

研究目的:为了顺应线路需要,高原地区修建的大量桥梁桩基工程处于高陡边坡之上。处于边坡上的桥墩桩基础由于边坡土体水平抗力对桩身影响而受力复杂。本文基于非线性有限元软件平台,结合黄土边坡上修建的铁路桥梁算例,建立考虑材料和桩土接触非线性影响的边坡—承台—桩基系统力学分析模型,目的在于从系统承载力、变形和应力等多方面研究边坡—承台—桩基系统在恒载和组合荷载工况下的力学行为。研究结论:通过对桥梁算例的分析,得出:(1)对于边坡上的桩基础桥墩,边坡水平抗力对桩基受力影响较大,桩基位移和应力均呈现出沿坡向的非均匀性;(2)对于多地层边坡,桩基位移和应力在土层分界处存在突变,桩基在分层部位存在受力不利区域;(3)本文研究方法和结论可为边坡上修建的桥梁桩基础的设计和力学分析提供理论借鉴。     

新建桥运营状态下对邻近高铁桥基础水平变形的影响分析

临近既有高铁桥梁新建与之并行的桥梁,新建大跨度桥桩基础将荷载作用传递至较深的土体中,并引起既有桥桩基础的附加变形.运用ABAQUS有限元法,采用Mohr-Coulomb弹塑性模型,选取新建桥运营状态下的荷载作用,研究对既有桥桩基础横桥向附加水平变形的影响.研究结果表明:新建桥荷载作用会使桩在横桥向产生转动和局部弯曲并产生附加应力;由于承台的约束作用,群桩在桩顶变形较统一,而在桩底有较大差异;在横桥向变形方面,既有桥前排桩对中后排桩有着明显的遮挡效应;适当增加新旧桥中心距可以减小新建桥对既有桥横桥向附加水平变形的影响;增加新桥桩长可以减小新建桥对既有桥横桥向附加水平变形的影响,但应避免出现较大反向变形的情况.利用有限元方法根据具体工程要求,可以对工程选址提供指导意见.     

新建桥梁对运营高铁基础变位的影响研究

研究目的:在高铁桥梁下新建桥梁工程,既要保证新建工程的安全,也要确保因桩基施工与运营引起的高铁基础变位稳定在合理的范围。高速铁路轨道具有高平顺性的特点,其基础变位的限值相较于一般桥梁更为严苛。本文针对哈尔滨-大连铁路客运专线下新建立交匝道桥工程,采用有限差分软件对新建工程影响下的高铁基础变位进行数值模拟,以相关规范为标准,对新建工程对高铁基础变位的影响进行安全评估,并在原方案的基础上进一步分析新建桩基的近接距离与施工顺序对结果的影响。研究结论:(1)原方案中,在下穿区域与新建桩基距离最近的439号墩受影响最大,相邻的438号墩次之,此相邻两墩的基础变位类型均符合《高速铁路设计规范》与《高速铁路无砟轨道线路维修规则(试行)》的要求;(2)不同近接距离对高铁变位影响较大,近接距离越小,高铁基础变位越大,建议新建桩基与高铁基础承台的最小水平距离不低于新桩桩径的3倍;(3)不同施工顺序对高铁变位影响较小,但为了减小施工对高铁运营产生的影响,建议采用跳挖法进行桩基施工;(4)本研究结论可为新建桥梁下穿运营高铁的方案设计提供借鉴和参考。     

邻近开挖对桥梁桩基变形与内力影响分析

研究目的:邻近开挖会对桥梁桩基造成不利影响,严重时将影响高速铁路的运营品质与安全。本文通过现场原型试验,获得深厚软土地区3种开挖工况下邻近桩基的工作性状,采用ABAQUS有限元软件对试验过程进行三维数值模拟,通过与试验结果的对比分析,验证计算模型与参数的合理性。基于验证后的计算模型,探讨无支护开挖主要参数(基坑宽度、边缘净距、基坑深度)对桩身变形与内力的影响规律。研究结论:(1)邻近开挖引起的桩身位移与弯矩分布范围约为设计时主动受力桩的2.1~2.8倍,劣化了桩基的工作状态,在高速铁路运营维护中应引起高度重视;(2)基坑宽度大于5倍的边缘净距时,可忽略继续向外侧加宽基坑对邻近桩基的影响;(3)当边缘净距大于30 m(相当于6倍的基坑宽度)时,开挖窄浅基坑(宽度≤5 m且深度≤3 m)对邻近桩基的影响不大;(4)桩顶水平位移、桩身最大弯矩随深宽比增加大致呈指数型增长趋势,且间距越小,其增长速率越大;(5)本研究成果可供高铁桥梁桩基设计、施工、运营维护借鉴。     

新建公路桥梁下穿既有高速铁路桥梁安全评估

新建甬台温高速公路拓宽工程以桥梁形式下穿既有杭绍台高铁。为准确计算新建下穿工程对既有高铁桥梁的影响,采用MIDAS-GTS有限元软件建立下穿工程和既有高铁三维空间模型,模拟下穿工程施工过程对既有铁路桥梁变形的影响。研究表明：(1)设计方案满足公铁交叉规范相应条文要求;(2)新建工程对杭绍台高铁23号墩产生的各方向附加位移最大,但均小于规范限值;(3)附加位移与各阶段所施加竖向恒载重量成正比,75%左右的附加位移均发生在第5施工阶段;合理选择结构形式减轻结构自重,可以有效减小附加位移;(4)距杭绍台高铁基础越近,附加位移越大,通过合理布置孔跨和基础形式,可以有效减小附加位移。研究结果表明,新建下穿工程对既有杭绍台高铁产生的风险等级在可控范围内,本项目设计方案总体合理,满足本次安全评估要求。     

高速铁路桥梁钻孔桩基础设计

钻孔桩基础在高速铁路桥梁设计中得以广泛运用。桩基础类型的选择及设计多受地质、墩台类型等影响,制约因素多,尤其是应用于高速铁路设计时,其承载性能直接关系到高速铁路的舒适度以及运营安全。根据在实际工作中的设计经验,从宝鸡至兰州高速铁路客运专线桩基础设计要求入手,在桩基础类型选择、桩长拟定、单桩承载力确定这几个方面阐述了高速铁路桩基础设计要点,对其他高速铁路桩基础设计具有一定的参考借鉴和指导意义。     

新建地铁下穿既有城铁地铁同台换乘站改技术研究

新建成都地铁6号线下穿既有地铁2号线与成灌城际铁路同台换乘的犀浦站,为实现三线换乘,需要对犀浦站进行改造。本文分析了该站改工程的重难点,优化了站改方案,阐述了既有站房立柱的桩基托换技术;且在桩基托换和基坑开挖过程中,监测了周边地下水位、托换站房立柱及城铁桥墩的沉降。实践表明:通过优化换乘通道基坑开挖深度,可以做到城铁桥墩周边不降水,且桩基承载力满足要求;采用叠合梁被动托换技术对站房立柱进行托换,解决了新建换乘通道与既有站房立柱在空间上的冲突;这可为类似工程设计、施工提供参考。     

深厚杂填土铁路桥梁桩基础设计

以阳泉市白荫支线跨煤矿采空区铁路桥为例,对深厚杂填土地区铁路桥梁桩基础施工方法进行了比选;同时通过Midas建模分析,得到了影响铁路基础刚度提高的关键因素;并针对深厚填土地区特点,计算了桩基础负摩阻力和桩基础承载力,总结了深厚杂填土地区桩基设计采取的措施。     

贵广铁路东平水道特大桥抗震设计研究

东平水道特大桥主桥双线铁路(85.75+286+85.75)m钢桁架拱桥,为国内首座该类型铁路桥梁。桥位处抗震设防烈度为7度,主桥的地震设防为设计关键。建立主桥三维有限元抗震模型,详细研究在33号活动墩墩顶不设置或设置液体黏滞阻尼器装置对主桥的抗震影响效果,采用反应谱和时程两种分析方法,对抗震分析结果进行比较。结果表明:(1)地震反应不控制钢桁架拱桥和桥墩身结构设计,仅控制桩基础设计;(2)33号活动墩墩梁间设置纵向减隔震液体黏滞阻尼器,对32号固定墩纵向抗震响应影响不大,效果不明显;(3)给出的最小配筋率均能满足各桥墩桩基础抗震验算及预期的抗震要求。     

永临结合的墩顶转体法在铁路连续梁桥施工中的应用研究

与常规的墩底转体法相比,墩顶转体法减轻转体质量,降低球铰制造、运输及安装的难度和转体重心高度,减小承台尺寸,缩短基坑敞口时间,提高跨线施工的安全性,是铁路连续梁桥转体施工新的发展方向;结合转体系统布置于墩顶的特点,对支撑体系进行优化,并采用钢管混凝土转台,减少转体机构尺寸,同时增加施工操作空间;在转台设计中引入夹层钢板,通过抽取夹层钢板,将转体球铰转换为防落梁挡块,实现转体施工结构设计的永临结合;提出桥梁墩顶转体、永久支座安装、结构体系转换等全套的施工工艺,可供后续工程参考。永临结合的墩顶转体法施工铁路连续梁,丰富了我国转体桥梁的设计和建造技术,取得了较好的经济效益和社会效应,应用前景广阔。     

非规则铁路连续梁桥抗震体系优化

从非规则铁路连续梁桥各桥墩协同抗震的角度,引入墩底摇摆隔震及支座减隔震,以1座(60+100+60)m连续梁桥为例,建立全桥动力分析模型进行地震反应分析,研究具有中等高度(20~30m)实心桥墩的非规则铁路连续梁桥采用摇摆隔震的适用性,以及全桥采用支座减隔震时的桥墩优化配筋准则。结果表明:采用摇摆隔震时,摇摆墩墩底恒载轴力大,提离位移敏感性高,地震作用下墩顶位移可控制在较小的范围且提离后墩底弯矩变化稳定,易随其余各墩协同抗震,经抗震性能验算确定摇摆墩配筋率为0.6%;采用支座减隔震时,桥墩本身地震反应贡献率最高可达71%,桥墩惯性力主控墩底内力,以地震作用下各墩同步保持弹性为原则,优化后各墩配筋率依次为0.7%,0.3%,0.5%和0.7%。以上2种优化均可使非规则铁路连续梁桥达到"大震不坏"的设防水平。     

DDS桩在高速铁路复合地基工程中的适用性

结合铁路建设工程实际,选择不同地质和工况条件的施工区段,对DDS桩(全螺纹灌注挤土桩)和CFG桩(水泥粉煤灰碎石桩)进行复合地基载荷试验,对比分析2种桩在复合地基加固效果上的差异;对DDS桩进行实体取芯、局部开挖,研究其未达到预期效果的原因.结果表明:地质条件、工装设备和工艺直接影响DDS桩的成桩质量和加固效果;桩底和桩身螺纹质量是保证复合地基处理效果的关键;在承载力以短桩端承力为主的加固区段不宜采用DDS桩技术进行复合地基处理;在承载力以长桩摩擦力为主的加固区段可采用DDS桩技术,但须采取改进措施.     

贵广铁路北江特大桥大直径超长钻孔桩施工技术

北江特大桥长11 533.06 m,主墩钻孔桩基础施工为北江特大桥控制工期的关键技术。针对243号、244号主墩,根据其结构设计特点、水深、地质条件等,综合考虑施工安全、进度、成本等因素,提出了各墩的施工工序。着重介绍了钻孔平台及钢护筒施工、成孔工艺、钢筋笼加工及安装、水下混凝土灌筑等工序,为以后铁路特大桥钻孔桩的施工技术提供了经验。     

高速铁路连续梁空心桥墩地震分析

对于高速铁路常规跨度连续梁桥桥墩的地震力,目前设计者多采用抗震规范中单墩地震力计算公式计算,这与全桥模型的实际情况显然不符。为此,利用Midas/Civil软件建立了三种跨度连续梁的全桥空间动力模型,并通过改变基础的形式以及基础的边界条件来改变桥墩的整体刚度,分别将全桥模型计算的地震力结果与规范法的单墩模型计算的结果进行了比较,得出了两者比值(全桥模型数值/单墩模型数值)。当桥墩刚度越强时这个比值越小,桥墩刚度越弱时这个比值越大的结论。并给出了这个比值与刚度之间的关系曲线。最后提出了对于实体桥墩及考虑活动支座摩擦影响的展望。     

冲击咬合桩围堰在桥梁深水基础施工中的应用

钻孔咬合桩作为一种支护围挡结构,在地铁车站和高层建筑的深基坑施工中有着广泛的应用,但其对钻机选型、混凝土性能、施工场地和施工工艺均有着较高的要求,达成铁路九龙滩沱江大桥5号墩基础,一边毗邻既有公路,一边伸入沱江水库,地形、地质条件极为复杂,施工中首次采用冲击咬合桩作为支护、防水围堰,成功解决了该墩深水开挖的难题,为类似桥墩基础施工提供了宝贵的经验。