河道开挖和弃土堆载对邻近高速铁路桥梁的影响分析

以浙江省嘉兴市一高铁段邻近施工工程为背景,选取沿线3个典型断面建立数值分析模型,研究河道开挖、弃土堆载对桥墩和承台的竖向位移、横向位移的影响。研究结果表明:河道开挖施工和弃土堆载的影响范围受堆土尺寸影响明显,表现为堆土的高度和宽度越大,弃土堆载的影响范围越大;在堆土距桥墩最短距离不变的情况下,堆土宽度对桥墩位移的影响小于堆土高度;桥墩和承台的竖向位移、横向位移均随堆土距桥墩距离的增大而明显减小。     

大面积堆土荷载对既有高铁桥梁桩基承载性能影响分析

大面积堆载造成的土体沉降是影响既有高铁桥梁桩基承载性能的主要原因。以合安高速铁路某桥梁桩基周边堆载为案例,采用FLAC~(3D)有限差分数值计算方法,计算堆土高度、堆土距离、单侧和双侧土体堆载等工况下高速铁路桥墩顶位移。通过计算分析,揭示双侧堆载比单侧堆载对既有高铁桥梁桩基承载性能影响更大的规律,并提出临界堆土距离参考值。     

大面积单侧堆载对高速铁路桥梁墩台影响的数值分析

基于某高速铁路桥梁实际地质条件和现场堆载情况,运用ABAQUS有限元软件建立高速铁路桥梁墩台、基础及地基土相互作用有限元模型,分别假设地基土为弹性(大变形)和理想弹塑性,分析了桥梁墩台在大面积单侧堆载作用下的受力变形特性,包括墩顶中心变形、地基与桩基侧向变形沿深度变化、地基与桩基侧向应力沿深度变化等。研究结果表明:单侧大面积堆载是桥梁桩基产生水平位移的主要原因;地基黏土层取为理想弹塑性时计算的墩顶变形与地基土侧向应力明显大于取为弹性时计算值,且与现场实测值较为接近,说明地基土体发生了一定的塑性变形造成了桩基倾斜。计算结果为桥梁墩台倾斜的成因及处置措施提供了理论依据。     

堆载作用下桩基受力特性分析

以郑徐(郑州—徐州)高速铁路一特大桥桩侧堆载为背景,采用ABAQUS建立桩-土相互作用有限元模型,研究在不同堆载等级和堆载距离下桩侧摩阻力和桩身轴力的分布规律以及桩顶沉降规律。结果表明:桩侧负摩阻力主要分布在0.57倍桩长范围内,堆载等级越大桩侧摩阻力和桩身轴力越大,负摩阻力最大值出现在0.29倍桩长处,轴力最大值出现在0.52倍桩长处;堆载距离越大桩侧摩阻力和桩身轴力越小,堆载距离大于5倍桩径时,桩侧摩阻力和桩身轴力均明显减小;堆载等级越大堆载对桩基的竖向位移影响越大,堆载距离越大堆载对桩基的竖向位移影响越小。计算结果可以为桩侧堆载控制提供理论依据。     

侧方堆载作用下高架桥群桩基础变形分析

针对一城际铁路由于侧向堆载而使桥墩产生侧向变形的案例,利用三维有限元软件PLAXIS 3D建立堆载-土-结构相互作用有限元模型,并通过离心机试验与现场实测结果加以验证,从而分析侧向堆载作用下桩与土的沉降、变形及桩身弯矩、轴力分布规律。首先建立了桩与承台铰接、固接的2种模型,计算得出2种工况下桩的受力与变形,现场实测墩顶中心侧向位移介于二者之间。其次分别建立桩端自由与桩端固定情况的桩基模型,计算结果表明2种情况下承台倾斜方向相反。最后对该客专高架桥桩基进行抗弯承载力检算,推断该处桩已经发生剪切破坏,并给出了不同堆载高度下堆载的安全距离。     

临近堆载对深厚软土桩基影响的现场试验研究

在浙江省宁波货运北站开展堆载对临近桩基内力与变形影响的1∶1原位现场试验,探讨深厚软土地区堆载高度、堆载与桩基距离等因素对桩身内力、位移、桩基和堆载间土体深层位移的影响规律。试验结果表明:临近堆载作用下,桩身向堆载的对侧偏移,最大值发生在桩顶处,且堆载对临近桩基的影响具有明显的时间效应;桩身弯矩在桩身上段26 m范围内较明显,其最大值大致位于软弱土层的底面;各工况下,桩身弯矩、桩身水平位移、桩与堆载之间土体的深层水平位移的分布规律基本相同,但其量值均随着堆载的临近与荷载强度的增加而增加。     

侧向堆载下高低承台桩受力性状的对比研究

为深入认识滨海地区侧向堆载下高低承台桩的受力特征,运用岩土三维有限差分软件FLAC3D进行数值分析,考虑了不同堆载距离和堆载高度等条件下高承台桩以及低承台桩的受力性状,对比了两者在侧向堆载作用下的位移、弯矩和轴力。分析表明:在滨海地区,侧向堆载下低承台桩身的桩顶水平位移反应较高承台敏感;高承台桩身内力受影响程度明显大于低承台桩。因此,对于高低承台桩基础的选择应该考虑各方面的因素,做到安全经济。其结论对滨海区的桩基础的设计与施工具有一定的参考价值。     

浅埋暗挖地铁区间下穿高铁特大桥风险分析

为研究浅埋暗挖隧道近距离下穿对邻近高铁特大桥的影响,以北京某地铁暗挖区间线路,与桥桩夹角为40°,净距仅2.1 m为工程背景,建立三维数值模型,模拟地铁左、右线暗挖区间侧穿高铁桥桩的施工过程,揭示既有高铁桥墩的变形特性。研究表明,未施加防护措施下,暗挖施工使高铁特大桥墩顶产生的最大竖向位移为5.03 mm,最大横向位移为3.23 mm,最大纵向位移为3.96 mm,不满足控制标准;在采取隔离桩及注浆加固措施的工况下,桥墩顶最大竖向位移为2.91 mm、最大横向位移为1.71 mm;最大纵向位移为1.13 mm,满足控制标准。结果表明,暗挖隧道小角度近距离下穿高铁特大桥方案可行,施作隔离桩及地表注浆加固措施可有效降低隧道施工对桥梁的影响。     

深厚淤泥地层中群桩基础竖向受荷特性试验研究

依托福州可门港大桥桩基工程的承载性能评价,设计并开展了群桩的竖向堆载现场试验,通过对现场实测数据的分析,得到了不同荷载等级下各桩的内力分布、桩土荷载分担比和桩侧摩阻力的变化规律。结果表明:随着荷载等级的增大及堆载位置调整,不同位置基桩桩顶压力的差异将逐渐减小,并最终趋于均匀;在不同的荷载等级作用下,群桩基础中不同位置的基桩其受力具有一定的规律性,但受到场地条件以及加载方式等方面的影响,各基桩的桩身受力性状往往表现出较大的差异性;对于软土地区的小桩距端承桩或端承摩擦桩,考虑到承台底部土层具有一定的承载能力,体现出一定的承台效应,但荷载分担比会随荷载等级的增加而减小;桩顶区域桩侧摩阻力基本为零,随着上部荷载水平的提高,桩身侧摩阻力由中上部向下部发展,并且数值逐渐增大。     

竖向荷载作用下复杂群桩的变形及荷载分布

以厦深(厦门—深圳)客运专线韩江特大桥潮安县段桩基选型工程为研究背景,通过有限元软件ABAQUS进行数值仿真模拟,分析低承台超长桩在非均质土条件下承受竖向荷载时竖直桩基的荷载-沉降(Q-S)曲线、基桩荷载分担、桩体侧向受荷、承台偏移、基桩竖向变形等工作性状。结果表明:超长群桩的Q-S曲线呈缓变特征,未出现显著的转折点和陡降;在承台顶逐级施加荷载作用下在同一深度范围内桩身轴力中桩、边桩、角桩依次增大;角桩和边桩的竖向变形相似,中桩差别较大;桩身的压缩变形随桩体深度依次递减;中桩侧摩阻力与周围基桩相比较小,变化更加缓慢。     

高速铁路常用跨简支箱梁运营性能检定

根据对我国高速铁路桥梁动力性能测试数据的分析和相关研究,将高速铁路常用跨度简支箱梁运营性能的检定划分为抽样桥梁的周期性检定、提速桥梁的检定以及运营状态异常或有重大缺陷和损伤等桥梁的检定3类;检定中以梁体的自振特性、竖向刚度(挠度和梁端转角)和竖向动力响应作为简支箱梁运营性能的竖向评定参数,以梁体和桥墩的横向振幅、无砟轨道相邻梁端两侧的钢轨支点横向相对位移作为简支箱梁运营性能的横向评定参数。根据对高速铁路联调联试得到的桥梁动力性能实测样本的统计分析并按可信度97.5%计算,分别给出250和350km·h~(-1)高速列车运行速度下跨度为19.5~39.1m的预应力混凝土简支箱梁运营性能评价参数的建议通常值:梁体竖向自振频率分别为5.0~8.4和5.5~9.9 Hz,竖向阻尼比为2.0%~3.5%,挠跨比分别为1/12 000~1/48 00和1/11 000~1/7 200,梁端竖向转角分别为0.30‰~0.65‰和0.25‰~0.45‰rad,跨中竖向和横向振幅分别为0.20~0.35和0.10~0.15mm,跨中竖向振动加速度为0.25~0.40m·s~(-2),墩顶横向振幅以墩全高与墩横向平均宽度之比在0.5~4.2范围内为条件选取,无砟轨道相邻梁端两侧的钢轨支点横向相对位移为0.5mm。针对预应力混凝土简支箱梁运营性能评价参数的测试方法提出建议。     

设计荷载作用下大跨度铁路悬索桥的梁端变位特征

以连(云港)镇(江)铁路五峰山长江大桥为工程背景,基于有限元分析,研究该桥在基础不均匀沉降、温度荷载、风荷载、竖向活载及制动力作用下的梁端变位特征及荷载组合效应。结果表明:梁端纵向位移主要影响因素为温度荷载和竖向活载,其次为纵向风荷载、基础沉降和列车制动力;梁端竖向转角受竖向活载和基础不均匀沉降影响最大;横向极限风荷载和温度荷载对梁端横向位移和转角存在一定影响;主、引桥之间的横向位移差引起梁端横向折角。除考虑梁端纵向位移和竖向转角外,铁路悬索桥在设计时也应关注梁端横向位移和横向折角,可通过结构约束体系、端横梁局部合理设计及主、引桥支座位置优化等措施满足梁端空间变位要求,从而为大位移梁端伸缩装置的设计和梁端区域行车的安全平稳提供有利条件。     

地铁盾构施工对邻近建筑物桩基的影响研究

在地铁工程建设中,盾构法施工得到推广使用。而当近距离侧穿建筑物的桩基时,盾构推进会对桩基周围土体及桩基产生影响,从而引起地表沉降,危及建筑物的安全。此文以深圳地铁某隧道区间盾构施工近距离侧穿一建筑物桩基为工程背景,选取桩基与隧道间距最小的断面,采用有限元软件,建立数值计算模型,研究盾构推进对桩基周围土体及桩基的影响程度,以及造成的地表沉降。研究结果表明:桩身最大侧向位移出现在隧道轴线位置附近,桩的竖向沉降量沿桩长变化很小,桩身弯矩沿桩身分布,有正弯矩区和负弯矩区,桩身轴力沿桩长逐渐增大,到隧道轴线位置时达到最大值。隧道顶正上方地表沉降最大,为12.6 mm,两侧沉降量逐渐减少,形成一个横向沉降槽。     

某高速铁路缺陷桥墩桩基稳定性分析

介绍某高速铁路大桥桥墩在架梁期间出现的异常沉降及其发展过程,阐述堆载预压处理方案,并从累计沉降量和相邻墩高差较差两个方面对该桥墩桩基进行稳定性分析,得出堆载预压处理后的桩基稳定性能够满足无砟轨道铺设条件和轨道平顺性要求的结论,并通过各种不同工况条件下的长期观测数据,佐证了结论的正确性和堆载预压措施的有效性。     

地铁盾构隧道下穿施工对简支梁桥安全性影响分析

由于土体挖除、管片和二衬的设置,盾构施工过程中周围地层土体的初始状态会受到影响,导致上部结构产生不均匀沉降及横向位移,影响桥梁运营。结合盾构下穿既有线工程,采用Midas/GTS软件对盾构下穿结构进行建模计算,分析施工引起的桥墩和桥台的沉降特征。结果表明:地铁盾构掘进过程中右桥洞东2号-北侧桥墩(第32步开挖)沉降最大,为6.8 mm;相邻墩台的最大沉降差产生在右线开挖过程中西0-西1、西1-西2、西2-东2墩台(第32步开挖)开挖结束时,为2 mm。在此基础上提出下穿施工时维持桥梁稳定应满足的技术指标:墩台均匀总沉降量小于25 mm,相邻墩台的纵向沉降差小于2 mm,同一墩台的横向沉降差小于3 mm,墩台的水平位移小于3 mm。     

高速铁路岩溶地区桩基后压浆试验研究

京沈高铁顺义特大桥189号、190号墩地处岩溶发育区,原设计桩长需穿越岩溶地层,施工难度大,进度、成本计划难以保证,现通过桩端、桩侧压浆技术改善承载性状。为获得后压浆技术相关参数及效果,在现场开展桩基后压浆静载试验。采用《建筑桩基技术规范》对压浆前后灌注桩进行承载力计算,对比分析试桩在不同荷载条件下的桩顶位移、桩侧摩阻力值、桩端阻力值。试验结果表明:后压浆工艺可有效提高基桩承载力,减少桩顶沉降;提高侧摩阻力占比,并显著提高在距桩顶10 m以下范围内砂性土的侧摩阻。     

高墩连续刚构桥地震响应影响因素分析

以某(84+160+84)m连续刚构桥为背景,建立考虑主梁-桥墩-桩基-土层的有限元模型,对桥墩高度、桥墩截面、双肢薄壁墩间距等影响因素分析,同时也对典型截面的内力与位移计算分析。研究结果表明:在桥墩高度为60~100 m范围内,中墩顺桥向剪力基本稳定,不再随桥墩高度的增加而递减。桥墩高度为100 m时梁体中跨跨中截面顺桥向与横桥向位移达到139.1和97.5 mm;从抗震角度分析,圆形截面桥墩对位移影响较大,空心矩形桥墩截面与实心矩形桥墩截面形式对墩顶内力的影响不大,故空心墩较节约材料;对于文中连续刚构桥分析,双肢薄壁墩间距为8 m时,梁体位移与桥墩墩顶内力均达到最小,合理的双肢薄壁墩间距能有效降低墩顶受力与梁体位移,能有效提高地震作用下的安全系数。     

盾构掘进对U形槽和桥梁桩基的影响分析

为研究双线隧道盾构掘进诱发地面U形槽和邻近桥梁桩基沉降的影响及控制措施,结合成都地铁4号线下穿复杂建筑群,对盾构掘进引起土体竖向变形的公式进行推导,采用Mohr-Coulomb建立隧道-地层-桥墩基础三维实体模型,模拟开挖过程中不同工况对地表U形槽沉降及邻近桩基水平位移和竖向位移的影响,并与理论公式推导结果进行对比。研究结果表明:盾构开挖引起的沉降主要由盾构正面推力、盾构机与周围土体之间摩擦力导致的土体竖向变形等构成,模拟计算得到的U形槽最大竖向位移为14 mm,公式计算得到的最大沉降为25 mm。桥桩基模拟计算和公式计算得到的最大沉降值分别为13 mm和21 mm。公式计算考虑的因素较模拟计算多,沉降值较模拟计算大,但趋势较为接近。     

轨道交通桩板结构施工对临近既有线影响的数值模拟

采用有限元Plaxis 3D软件建立三维模型,分析沪宁城际铁路接轨工程中桩板结构和路基填筑等施工对既有线路及周边地层的扰动影响.模拟研究结果表明:桩板结构施工对既有线路变形影响较为明显,既有线路最大横向水平及竖向位移均出现在桩基钻孔成桩过程;施工过程中路基两侧帮宽处逐渐出现明显沉降槽,槽底最大沉降发生于联络线右线侧桩板...     

日温下高铁桥墩位移与钢轨变形的映射关系

研究目的:日照温度作用下,桥梁墩身向阳和背阳侧产生温差,从而导致墩顶发生横向位移,进而引起梁体、轨道横向偏移,最终使桥上钢轨产生横向不平顺。为指导桥墩设计和轨道养护维修,本文以高速铁路双块式无砟轨道-简支梁桥为研究对象,采用单位载荷法,分析墩顶横向位移与温差、墩高、墩宽的关系;基于线-桥-墩相互作用原理,推导墩顶横向位移与钢轨变形的映射关系,并提出相应的解析表达式。研究结论:(1)日照温度作用下桥墩墩顶位移与截面方向温差和墩身高度平方成正比,与其截面横向宽度成反比;(2)钢轨随桥墩墩顶横向移动产生的变形与其横向位移成正比,并与扣件间距、钢轨横向抗弯刚度等参数有关;(3)基于墩顶横向位移和钢轨变形之间映射关系的解析表达式,可以根据墩高、墩宽、桥墩温度差等参数,十分方便地得到钢轨横向变形曲线,对于指导桥墩设计和轨道养护维修具有参考价值;(4)本研究成果对于研究桥上其他单元式无砟轨道桥墩横向位移与钢轨变形的映射关系具有参考价值。