单桩载荷试验桩—土荷载传递特征研究

为了控制沉降,高速铁路桥梁基础通常采用混凝土桩,且在第四系松散地层多为较长的混凝土灌注桩。为了弄清长摩擦桩的桩-土荷载传递特性,开展了单桩竖向抗压和水平静载荷试验,并通过在桩身中预埋设应变测试元件,观测桩土应力变化,分析研究竖向荷载作用下桩侧、桩端土阻力发挥程度,以及水平荷载作用下桩-土荷载传递变化规律。     

高速列车荷载下桩网结构路基竖向动应力传递分析

依托哈尔滨—大连高速铁路典型断面建立桩网结构路基有限元模型,分析路基高度和桩间距对列车荷载作用下路基竖向动应力传递的影响。研究结果表明:竖向动应力沿路堤深度逐渐减小,距桩顶同一距离的水平面上桩顶处竖向动应力最大,四桩形心处竖向动应力最小;路堤高度较小时土拱效应较弱,桩顶应力集中效应起主导作用;随着桩间距的增大土拱高度增加,竖向应力提前由衰减变为增加且单个土拱拱脚所需承担的竖向动荷载增加;计算得到的竖向动应力衰减系数在中国规范与日本规范计算结果之间。     

列车荷载在高速铁路路基中传递规律研究

研究目的:为了进一步优化高速铁路路基结构、路基填料及各结构层的压实标准,采用有限元方法分别对单线、双线、四线列车荷载作用下高路堤的标准基床本体内的竖向应力的传递分析及不同深度平面内的竖向应力分布情况的分析,得出相应的应力传递及分布规律。研究结论:基床顶部的列车荷载,基本沿45°方向向下传递。当施加多线荷载时,将在基床底部区域产生叠加。列车荷载在基床底部平面内产生的竖向应力不是均匀分布的,而是呈中间大两侧小的曲线分布。当施加对称的列车荷载时,应力最大区域位于基床底部平面的中心。     

武广高铁武汉综合试验段软土复合地基沉降分析

研究目的:不良地质环境条件下路基工后沉降的控制是高速铁路设计中的关键问题,过大的路基工后沉降会对高速铁路的运营产生不良影响。本文以武广高速铁路武汉综合试验段为例,运用有限元法对软土段采用CFG桩复合地基处理后的沉降特征进行研究。研究结论:(1)随着路堤填筑高度的逐渐增加,路堤高度越大其沉降量越大,复合地基CFG桩端沉降量随距路堤中心距离增加而减小,且在路堤顶面宽度以外快速衰减;(2)CFG桩与填土应力比随路堤填筑高度的增加而减小,桩土所承担的荷载分布更加均匀,桩土应力比随距路堤中心的距离增大而增大,路堤中心处桩土受力更均匀;(3)孔隙水压力随填筑高度增加而迅速增长,加载完成后便开始逐渐消散,路堤填土一年后,路堤中心处的孔压基本扩散均匀,约为38 kPa;(4)该研究成果可为高速铁路软土复合地基沉降控制提供参考。     

京沪高速铁路CFG桩-筏复合地基现场试验研究

结合京沪高速铁路凤阳试验段工程,开展CFG桩+垫层+筏板处理地基试验。实测桩-筏复合地基沉降变形、桩顶应力、桩间土应力、筏板顶面土应力、钢筋应力及桩身应变;分析路基沉降变形、桩土应力比随填筑高度和固结时间的变化规律;获得地基面桩土应力分布、筏板顶面土应力分布、钢筋应力分布、桩身轴力和侧摩阻力分布;研究路堤荷载作用下CFG桩-筏复合地基的工作性状。研究成果有助于高速铁路桩-筏复合地基沉降控制、承载特性和应力传递机理的研究,并为京沪高速铁路及其它相关工程的桩-筏复合地基设计方法提供数据支持。     

桩-网复合地基加固机理现场试验研究

通过在广东某环城高速公路深厚软土地基加固工程中设置桩—网复合地基试验段,研究路堤荷载下桩—网复合地基的工作机理,深入分析其沉降变形、荷载传递、桩土应力比、网的受力等性状。试验成果表明：桩—网复合地基可以有效减少沉降量,可以用于填土高、软土厚度大的路段;路堤荷载下管桩与桩间土沉降不协调,土工格栅调节桩土分荷比的作用非常明显;长桩区格栅上、下的桩土应力比相差较大,桩土应力比最大值接近80;未达到持力层上的短桩桩土应力在14-22之间比较小,格栅兜提作用随桩土沉降差增大而得到发挥;在传递荷载方面,格栅作用要强于土拱的作用,满载时各向桩顶传递30%左右的荷载,土工格栅应变最大仅为1%,且桩帽边缘处应变最大,桩间应变最小。     

高速铁路CFG桩不同结构形式下地基沉降-时间发展规律的试验研究与预测

依托京沪高速铁路北段试验段--李窑试验段现场试验,对高速铁路深厚松软土层中不同CFG桩桩网复合地基和桩筏复合地基的沉降与荷载及时间发展规律进行了研究.实测结果表明,沉降与时间和荷载的关系呈现三阶段的发展规律,即路堤荷载填筑期间的沉降快速发展、填筑结束后的沉降发展和沉降稳定三阶段.该三阶段的平均沉降量分别为总沉降的60.4%、34.4%和5.2%,平均沉降速率分别为1.22 mm/d、0.19 mm/d和0.007 mm/d.在此基础上,提出了填筑路堤静置期可取3个月的建议.     

路堤荷载作用下斜坡软弱地基变形耦合特性研究

基于弹塑性平面应变有限单元法,本文模拟路堤水平分层分步填筑动态施工力学行为,建立斜坡软弱地基在路堤荷载作用下的数值分析模型,获得普通水平地基、水平软弱地基、普通斜坡地基及斜坡软弱地基4种工况下地基的侧向变形与竖向沉降随路堤填筑施工的动态变化规律。引入地基变形系数,分析地基侧向变形与竖向沉降的耦合、制约关系,奠定基于侧向变形控制的斜坡软弱地基路堤设计原则的理论基础,结合土工离心模型试验所获得的地基变形系数及位移场,讨论打入桩与抗滑桩加固斜坡软弱地基路堤的机理。     

高速铁路桥梁桥下新建公路工程的安全性分析

新建公路工程下穿既有高速铁路桥梁工程时,公路施工和运营期间的恒载和活载作用会引起既有高速铁路桥梁基础的土层发生竖向和侧向变形,土层变形产生的附加应力引起既有高速铁路桥梁基础产生垂直沉降和水平位移,当上述变形超过规范要求时应重新确定下穿方案。结合某新建高速公路下穿已建成的大西高速铁路桥梁工程,从桥梁承载力、垂直沉降和水平位移等方面分析新建下穿工程引起的土层变形对大西高速铁路桥梁的安全影响,该新建公路工程以路堤占压铁路桥墩承台下穿大西高速铁路时,铁路桥墩桩基础的承载力和沉降均超出规范要求,新建公路工程实施时改为以公路桥的形式下穿大西高速铁路。     

高速铁路土工格栅加筋土挡墙的试验研究

为了研究高速铁路土工格栅加筋土挡墙在高速列车荷载作用下的受力和变形状态及其作用机理,通过室内模型试验模拟高速列车动力荷载作用,对加筋土挡墙墙内竖向和水平动土压力、墙顶累积竖向沉降、墙面累积水平位移等分布规律进行了研究。试验结果表明,加筋土挡墙模型在经受120万次的动荷载作用后,挡墙内外部未出现明显的破坏;在动荷载作用下,墙面累积水平位移及墙顶累积竖向沉降均不超过挡墙高的1%,加筋土挡墙结构具有良好的稳定性。     

风化软岩地区嵌岩桩承载力自平衡试验研究

为研究风化软岩段桩基侧摩阻力承载特性和桩基安全性,采用自平衡试桩法对某工程水稳性较差的风化软岩段3根试桩进行测试分析。结果表明:自平衡法试桩荷载箱上部桩与传统静载法试桩的桩身受力方向相反,前者比后者端阻力发挥更充分;在2倍设计荷载作用下桩顶等效竖向位移较小,桩身侧摩阻力、端阻力大部分未充分发挥,实测桩侧摩阻力可能比勘察提供的侧摩阻力值大;按照经验法和简化法得到的3根试桩的计算安全系数差别较小,均大于2.2,验证了试桩的安全性和自平衡方法的可靠性。     

基于蠕变试验路堤工后沉降的数值模拟

研究目的：为了保持轨道的平顺性和稳定性，高速铁路要求路堤的工后沉降为零沉降，而红层属于C类填料，易崩解、软化，此研究为了验证将红层粉碎后作为高速铁路路堤填料的可行性。 研究方法：将红层填料经过粉碎（小于2mm以下），同时将试样的密实度提高到95％，对试样采用逐级单轴加载，每一级加载为一个月左右，直到试样破坏；同时以逐级加载的压缩蠕变曲线试验结果为基础，对蠕变曲线的减速段采用K—K—H模型进行拟合，根据拟合的结果，采用数值模拟对填筑高度为10m路堤的工后沉降进行了预测。研究结果：由数值模拟结果知，路堤顶部的一年工后沉降为4mm，并在40d左右达到稳定状态。 研究结论：其结果论证了采用红层作为填料经过一定的施工工艺后能满足路堤工后零沉降的要求。     

富水复杂地质围岩稳定性评价与支护系统优化

研究目的:富水复杂地质隧道施工过程中,不良地质带受水-岩相互作用的影响,开挖过程中拱顶、拱腰等部位极易产生块体失稳,且隧底压力经常大于垂直地压,造成仰拱断裂、边墙下部内移错动甚至衬砌失稳破坏,从而给隧道施工造成很大的安全隐患,因此很有必要对围岩稳定性进行评价,并以此为基础对围岩支护系统进行优化探讨.研究结论:(1)隧道在弱风化的花岗岩中掘进时应尽快施作仰拱,使衬砌闭合成环;(2)CD法开挖段仰拱紧跟、衬砌尽早封闭成环很有必要;(3)文兴隧道与水库之间具有水力联系的可能性,对于隧道内的渗、涌水应及时采集水样进行必要的水化学及同位素分析,判断隧道内渗、涌水的来源.(4)隧道在断层破碎带的软弱围岩中掘进时,应尽早施做二次衬砌,必要时做专项的抗水压复合式衬砌设计;(5)一旦证实水库水与隧道之间存在水力连通,隧道的断层破碎带为力学和形变不良段,车行横洞应尽量避开该位置,适宜前移或后移数十米至微风化岩层段内.     

深圳地铁5号线暗挖段风化花岗岩的组构特征分析

室内采用颗粒分析试验、压汞试验、比表面及孔隙度分析仪、X射线衍射和荧光光谱仪、透射和扫描电子显微镜等多种仪器和方法对取自深圳地铁5号线暗挖段地层的典型风化花岗岩试样进行分析,获得试样的颗粒组成与级配、孔隙组成及分布、化学元素及矿物组成、微观结构特征等信息,同时对这些组构特征与风化花岗岩工程特性的关系作了简要探讨。研究成果有助于深入了解深圳地区风化花岗岩的工程特性及预测和控制地铁隧道开挖时引起的地层变形和地表沉降。     

斯里兰卡A09公路重建工程关键设计方案分析

既有路改扩建项目日已成为全球工程界的重点拓展领域,通过对斯里兰卡A09公路重建段特点和控制条件的分析,对长大规模的既有路改建项目所涉及的关键工程设计方案进行分析。在复杂建设条件下,应用多国不同专业规范,提出合理可行的道路加宽、中线拟合与优化、最小间隙法确定初步纵断面、竖曲线参数分析、路基衔接处理、特殊路面结构、交叉口转弯模型、中英两国荷载分析与应用、生态环保理念的应用等关键设计方案。     

自锚式悬索桥的静力性能模型实验研究

自锚式悬索桥作为一种特殊的桥型,在设计理论和施工监控方面,均与传统的地锚式吊桥有很大的差别。鉴于理论研究方面的滞后性,对一座主跨为160m的混凝土自锚式悬索桥进行了模型实验研究,获得了反映该座桥梁结构力学性能的主要指标,初步掌握了该类桥型的工作状态,并且通过与理论结果的对比分析证明了有限位移理论是适用的。模型实验所得的结论对该桥的设计和施工监控具有指导作用。同时,为该类桥型的计算理论提供了实验依据。     

粉喷桩复合地基及软岩填料路堤的沉降控制研究

研究目的:采用土工离心模型试验,验证红层地区粉喷桩复合地基及软岩填料路堤的工后沉降是否满足设计控制标准的要求,以指导设计与施工。研究结论:通过试验段的实验研究表明:红层软岩填料的压实系数应控制在0.93以上,且路堤填完后至少6个月才能铺轨。在此条件下,粉喷桩复合地基路堤顶面的工后总沉降能够满足设计控制标准(沉降15 cm,沉降速率4 cm/年)的要求。验证设计采用粉喷桩(桩间距1.0 m,桩直径50 cm)复合地基及软岩填料填筑路堤是可行的。该成果对设计与施工具有重要的指导意义。     

桥隧相连工程多源损伤模型试验方法研究

桥隧相连工程是桥梁、隧道结构及围岩、洞口边仰坡岩土体及其防护工程的复杂组合体。其中,桥梁和隧道结构各部位及周围岩土体的力学行为及损伤机理与其结构和基础类型、相对位置、地形地质条件及外部荷载情况等密切相关。针对目前国内外对桥隧相连工程这一特殊工程实体研究较少的现状,结合相关工程实例开展Ⅳ、Ⅴ级围岩条件下的桥隧相连工程多源损伤室内模型试验方法研究:依据相似理论并结合桥隧相连工程的特点,采用量纲分析法分析模型试验中桥、隧及洞周岩土体各结构或部位中各物理量的相似指标与相互关系;拟定桥、隧模型的相似比及围岩相似模拟材料的配合比,并进行相关的材料试验。文中介绍的模型试验平台及测试方法,可为同类模型试验提供参考。     

宝兰客专兰州段泥岩软化特性的微观研究

针对西北地区广为分布的黄土地层泥岩,结合宝兰客专上庄隧道工程,通过X射线衍射、扫描电子显微镜以及岩石的物理水理性质试验等手段测定该泥岩地球化学成分、微观构造、矿物成分和物理水理性质,研究黄土地层泥岩软化过程中的变化规律。研究表明,该泥岩中金属元素的含量较多,导致泥岩的颜色较深,且其中矿物成分主要为石英、方解石及斜长石,占总矿物含量的77%,而蒙脱石含量为0,仅含有少许伊利石和高岭石;天然状态下泥岩含有较多的黏土颗粒,这些黏土颗粒间主要是面对面接触或点对面接触,在水的作用下,颗粒间的连接逐渐被破坏,导致岩石内部构造损坏,使得泥岩产生软化现象;化学成分及室内试验结果均表明,该泥岩几乎没有膨胀性,但是具有一定的崩解性。     

改良膨胀土新线路基施工质量控制技术

膨胀土遇水膨胀、脱水干缩不能直接填筑路基,因此必须进行改良。改良膨胀土路基施工质量控制主要包括全线取土场土质调查与膨胀土物理性质试验、改良机理分析和方案选择、改良效果比较及参数确定。改良土拌和是使膨胀土与石灰产生理化反应,降低或消除膨胀性,增强水稳性和耐久性。改良膨胀土路基填筑质量控制包括基底处理、基床以下路堤与基床底层填筑、砂填层和复合土工膜铺设、基床表层级配碎石填筑、路桥(涵)过渡段路基填筑等环节。在用改良膨胀土填筑路基过程中,应对填料的液限、塑限、击实、无侧限抗压强度、无荷膨胀率、50kPa荷载下有荷膨胀率、胀缩总率、浸水72h崩解等进行复查试验。