高速铁路无砟轨道桩板结构路基动力特性研究

桩板结构路基是应用于高速铁路无砟轨道一种新的路基结构形式,它由上部钢筋混凝土承载板、钢筋混凝土桩基与路基本体与组成,利用板和桩-土之间的共同作用来满足无砟轨道的强度与沉降变形要求,是介于桥梁与路基之间的一种特殊结构形式,桩土相互作用非常明显。以往工程上都是利用m法处理桩土相互作用,但是对于桩板结构,实测数据表明m法已不再适用。提出了计算桩板结构动力特性一种合理模拟方法,并通过著名有限元软件ANSYS10.0进行分析。与某高速铁路桩板结构动力特性的实测数据的对比结果表明,提出的模拟方法满足一定的工程精度要求：计算值与实测值相差在10%以内。     

无砟轨道桩板结构路基施工技术

铁路无砟轨道,由于受到线路高程调整能力的限制,对路基的工后沉降提出了非常严格的要求。有效控制路基沉降,是无砟轨道结构施工中的一个重大课题。遂渝线无砟轨道综合试验段路基首次采用了桩板结构新型路基形式,介绍了无砟轨道桩板结构路基施工过程中钢筋混凝土桩基与横梁及钢筋混凝土承载板施工等关键技术,可为类似工程施工提供借鉴。     

非埋式桩板结构路基承载机制

为了研究深厚湿陷性黄土地基非埋式桩板结构路基的承载机制,选取试验段典型断面进行元器件布置与长期观测;考虑桩土相互作用,依据等刚度的原则引入综合转动刚度的概念,建立了纵、横向平面分析模型,对非埋式桩板结构的受力与变形特性进行测试分析。实测结果表明:结构主筋应力测试值与理论值相差10%～30%,吻合较好,最大值出现在托梁支座断面上侧,为60.60MPa;桩侧土体承受约95%的荷载,且未产生负摩阻力;桩板结构的荷载传递规律与传统路基不同,桩基将荷载传递到更深的持力层,改善了路基软弱土体部分的受力状态;轨道结构完工半年后,承台板顶面最大累计沉降出现在中跨跨中断面,为1.0mm,满足沉降控制要求。     

新型桩板结构路基在季节冻土区的适用性

针对莫喀（莫斯科—喀山）高速铁路季节性冻土区路基冻胀病害防治问题,提出了铺设保温板垫层的新型桩板结构路基. 通过对聚苯乙烯泡沫塑料板（EPS）、聚氨酯板（PU）和挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板（XPS） 3种保温材料性能的对比分析,发现新型桩板结构路基中的保温板可采用在保温隔热、隔水防渗和抗压性能方面表现良好的XPS保温板. 通过建立热弹塑性冻胀计算模型,研究了冻胀力作用下保温板铺设范围、厚度、路基填高和外界温度对新型桩板结构路基受力变形的影响. 结果表明:当保温板铺设范围延伸到线路两端的信号线槽处时,可以更好地阻滞外界负温向下传递（减小冻深）,抑制因桩板结构周边土体冻胀对结构物产生的不良影响;随着保温板厚度的增大,冻胀量呈指数形式减小,冻深呈抛物线形减小,保温板上表面处起到抑制外界负温向下传递的作用,下表面处起到控制下部土体温度耗散的作用;增大路基填高,有利于抑制路基冻胀量,减少保温板的使用厚度,当路基填高0.8 m时,保温板垫层厚度需大于0.40 m;当路基填高2.8 m时,保温板垫层厚度需大于0.31 m.      

埋入式连续桩板结构温度效应计算方法

为探讨埋入式连续桩板结构温度效应的计算方法,在分析超长框架结构温度作用计算方法的基础上,提出了埋入式连续桩板结构温度效应分区的概念,建立了温度作用计算模型;引入变形协调原理,同时考虑板-填料、桩-土相互作用特性以及钢筋混凝土桩列的不同弹埋性性质,导出了埋入式连续桩板结构温度力的计算公式.理论计算和实测结果表明,纵向位移的理论值是实测值的1.2倍,用此计算方法分析埋入式连续桩板结构的温度效应是可行的.     

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。     

板桩轨道结构静力分析

提出了一种简化的板桩轨道结构静力计算模型,得出不同桩刚度、桩距、路基刚度条件下轨道板的最大位移和最大转角及其变化规律,从而为板桩轨道结构的设计应用提供理论依据。     

深埋式桩板结构在路基帮宽中的应用

新建高速铁路上下行联络线两侧接入既有高铁站,须增加股道帮宽既有路基,新建路堤增加的荷载将会引起既有铁路路基的附加沉降。因此,控制增加路基的沉降变形,降低其对既有线路的影响显得尤为重要。结合某新建高速铁路工程实际,对深埋式桩板结构在既有高速铁路路基帮宽中的应用进行了介绍,并通过SAP2000建立计算模型,对桩板结构进行内力分析。     

高速铁路CFG桩复合地基处理方案数值模拟

采用有限元分析软件对CFG桩复合地基特性进行了研究,分析了不同的复合地基处理方案,如水泥土、桩帽网、和桩板方案对沉降规律和桩土应力比的影响．研究表明：复合地基处理方案为水泥土方案时路基沉降量最大、桩土应力比最小,地基面有明显沉降盆;桩板方案时路基沉降量最小、桩土应力比最大、地基面沉降更加均匀．     

列车荷载下的桩网结构低路基土拱效应

运用ABAQUS软件建立了桩网结构低路基动力有限元模型,通过计算结果与实测结果的对比验证了模型的可靠性,并分析了列车荷载下路基中动应力分布、桩土应力比与等沉面高度变化特征。分析结果表明:采用模型计算的路基不同深度处动应力与实测结果最大差值为0.56kPa,动位移的最大差值为7μm,计算和实测的平均动应力和动位移沿路基深度的传递趋势相同,因此,有限元模型可靠;在动荷载作用下,路基中存在土拱效应,土拱高度约为1.6m,与静荷载作用下土拱高度近似,路基表面的应力变化率比路基基底大;路基中动应力的分布受到土拱效应的影响,表现为传递到桩间土上方土体的动应力部分转移至桩顶上方,且在路基垫层附近动应力转移现象最明显;在动荷载作用后,路基中心处桩顶与两桩间的桩土应力比减小,而桩顶与四桩间的桩土应力比增大,桩顶与两桩间的桩土应力比始终大于桩顶与四桩间的桩土应力比;距离路基中心1m处纵断面等沉面高度为1.55m,布置桩体的纵断面等沉面高度大于未布置桩体的纵断面等沉面高度,且沿路基中心到路肩,同类纵断面的等沉面高度逐渐降低,动荷载作用后,路基中心处等沉面高度增大。     

陶瓷/金属梯度层的热应力分析及缓和特性设计

分别以陶瓷／金属复合平板和圆筒为研究对象,导出了功能梯度材料组份连接变化下的温度及热应力分布,并将ＺｒＯ２／ＮｉＣｒＡｌ复合板热应力分布的解析解与有限元结果进行了比较,对复合圆筒进行了组份分布的热应力缓和特性设计,分析结果表明,用连续模型计算,可进一步减缓功能梯度材料层间的应力突变和残余应力,便于结构的优化设计。     

浸水斜坡地基上的路堤稳定性计算浅析

给出了现有的斜坡地基上的路堤及浸水路堤的计算公式,分析了浸水斜坡地基上的陡坡路堤的特点及计算中应注意的事项,结合工程实例计算了各种情况下的路堤稳定安全系数,说明了各因素对路堤稳定的影响,得出了应对浸水斜坡地基上的路堤稳定性应给予足够重视的结论。     

球型支座的结构设计与检算

为适应我国高速铁路桥梁建设对支座提出的新要求,在国内铁路行业相关标准及欧洲标准基础上,对球型支座进行了结构设计及检算。基于对球型支座结构及工作原理的分析,介绍了平面滑板和球面滑板关键尺寸的选取方法。球型支座转动时产生荷载偏心,会引起滑板的附加应力,在计算支座转动偏心量的基础上,提出了球面滑板应力的校核标准。上支座板挡块主要承受支座水平力并为支座滑动提供导向,文中对挡块及侧向滑动材料进行了详细的检算和分析,为支座能承受足够的横向力提供了保障。最后提出了球型支座的设计控制因素,以及目前国内球型支座的发展现状,对深入研究球型支座的关键技术具有参考意义。     

土工合成材料处治填石路堤有限元分析

分析了填石路堤的危害,提出用土工合成材料处置填石路堤,利用平面有限元方法,对在交通荷载和填料自重作用下土工合成材料对填石路堤的加筋作用进行了研究分析,对比研究铺土工合成材料与不铺土工合成材料时填石路堤中应力分布和位移变化.在此基础上,提出土工合成材料处治填石路堤、隔离粗细填料时受力分析的理论计算模型.     

基于L-M法BP神经网络的高填路堤地基沉降预测

针对高填路堤地基沉降预测中影响因素众多且存在高度的非线性，难以用解析式表达等特点，提出采用基于L—M（Levenberg—Marquardt）的BP神经网络法对高填方地基沉降进行预测，并通过对工程实例的网络训练和网络检验，得出BP神经网络计算值与实测值十分接近的结论，可充分证明L—M法BP神经网络在高路堤地基沉降预测中具有很好的实用价值。     

基于刚度等效模型的减重孔板结构快速分析方法

为了能够更有效率地对减重孔板结构进行计算分析, 提出一种快速分析方法; 研究了减重孔板结构模型与平面板结构模型间的一般刚度等效关系, 建立了减重孔板孔径、孔距与相应平面板等效杨氏模量、等效板厚间的关系表达式, 以等效平面板结构模型代替原孔板结构模型进行变形分析; 将局部节点位移施加到相应目标孔位模型上, 计算了目标孔位区域的应力分布; 结合试验与仿真验证了方法的准确性; 通过对某实际减重孔板结构施加不同载荷, 对刚度等效关系的稳定性进行了验证; 通过某车体底架带孔板结构实例, 对方法应用于实际工程中的有效性进行了验证。分析结果表明: 与试验结果相比, 快速分析方法仿真变形最大误差约为3%, 应变的最大误差约为5%;不同载荷下的等效杨氏模量偏差约为2.5%, 等效板厚的偏差约为1.3%;快速分析方法对变形与局部应力的平均计算误差小于6.7%, 计算时间缩短了约50%。可见, 快速分析方法可以替代传统方法对减重孔板结构进行性能分析。