地面堆载对临近高速铁路桥墩沉降影响分析

以京沪高速铁路某桥梁段落一侧土体堆载为背景,采用有限元软件ABAQUS建立三维数值分析模型,分析临近高铁土体堆载对桥梁墩柱沉降变形的影响,得到临近高铁堆载对既有结构沉降的影响规律。数值模拟结果与现场实测数据的对比分析表明,在地质条件多为粉土、黏土的情况下,临近高铁桥梁一侧20 m外堆载29 600 m~3的土方,将会对既有高铁桥梁下部结构产生约4.5 mm的沉降影响。当既有高铁附近有堆载情况发生时,应根据现场情况及时进行安全评估分析,确定堆载的安全范围,避免危及铁路运营安全。     

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。     

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。     

侧向堆载引起既有铁路桥梁桩基沉降变形的有限元分析

侧向堆载使桥梁桩基及墩台产生横向水平位移,严重影响线路的稳定性和安全性。采用ABAQUS软件建立有限元分析模型,针对一具体工程堆载条件下桩基及墩台应力、变形情况进行分析。结果表明:在本文计算条件下,11.5 m高度的堆载引起桩基竖向沉降和横向水平位移,承台竖向沉降9~17 mm,承台水平位移41~43 mm,桩基水平位移最大值为46 mm,发生在距原地面5 m深处;靠近堆土侧的墩顶水平位移21.6 mm;远离堆土侧的墩顶水平位移40.6 mm,超过规范限值,应尽快采取卸载等措施。     

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。     

地面堆卸载作用对铁路桥墩沉降的影响分析

邻近堆卸载会对桥梁桩基造成不利影响,严重时将影响铁路的运行质量和安全,本文以一受邻近煤矿开采影响产生偏移的大桥为例予以分析。实测桥梁周边山体卸载引起的地基推移和桥梁桩基的变形,以此为基础建立有限元模型进行多角度数值分析,得出地基推移、对称堆载、不对称堆载及不同堆载高度对桩基沉降、变形和最大主应力的影响。计算结果表明,以混凝土允许主拉应力为控制指标,该桥梁桩基均匀堆载高度最大不能超过13 m,不对称堆载高度最大不能超过7 m。研究结果为维护整治提供了技术支持。     

沪宁城际铁路连续梁桩基纠偏技术

软土地区的高速铁路连续桥梁桩基因单侧堆载受侧向压力而发生挠曲变形,导致无砟轨道方向发生变化,对高速铁路行车安全构成严重威胁。由于连续梁的桥梁桩结构以及周围建筑环境的复杂性,在纠偏过程中需解决纠偏效率及对其他建筑物产生的不利影响等难题。本文以沪宁城际铁路一连续梁的桩基横向纠偏为例,探讨连续梁纠偏的同步性,分析桩基变形时桩周土体变形规律,提出控制回弹量和防止周围建筑变形的具体工程措施,效果良好。     

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。     

堆填工程对既有铁路路基的预变形影响研究

研究目的:随着铁路开发,在既有铁路侧进行堆载的工程日益增多,对既有铁路结构势必产生一定的变形影响,因此在既有铁路路基边进行弃土堆填时,需预估堆填工程对既有铁路路基的变形影响,以确保铁路安全。本文通过分析坡体稳定性、不同堆载高度、不同堆载间距以及堆载分级级数对既有路基变形的影响,以期减小堆载对既有铁路路基的影响。研究结论:(1)在堆填土方量一定的前提下,分级堆载比不分级堆载对既有路基的变形影响较小;(2)在堆填高度一定时,三级堆载比二级堆载对既有路基的变形影响较小,分级荷载不同间距对既有路基的影响不是线性关系;(3)分级荷载大小相等时,堆载间距是影响既有路基变形的关键因素;(4)该研究成果可为其他类似高铁侧堆载减小对既有铁路的影响提供参考。     

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。     

基于土压力分析法的邻近路基堆载对铁路桥桩基础的影响分析

基于弹性力学半无限体理论计算路基堆载下土体的侧向土压力,并运用m法的弹性地基模型分析了路基堆载对铁路桥梁桩基础的影响情况,得出在不同堆载高度、不同堆载距离及不同地质条件下,铁路桥梁桩基础的设计参数,可为以后此类情况下铁路桥梁桩基础设计提供参考数据。     

盾构穿越邻近桥梁桩基的影响因素分析

当隧道在接近桥桩施工时,由于隧道土体的开挖导致地层扰动,致使桩基周围的土体产生附加应力,会对埋设在土体内的邻接桥梁桩基产生影响。桥梁桩基本身的一些参数,如桩基的长度、直径、布置方式等,也会对桥梁桩基产生影响。通过对某过江隧道建立盾构隧道数值模型,以隧道埋深、桩间距、桩基埋深和隧道穿越部分土体弹性模量四个影响因素为主要影响因素,对新建隧道地表沉降的影响和对既有桥桩的受力和变形进行了分析,总结并得出了影响规律。     

桥梁桩基近接既有隧道的数值模拟分析

桥梁与隧道的近接施工是目前最常见的近接工程之一,为了研究桥梁桩基与隧道之间近距离施工所产生的影响,采用ANSYS模拟计算桩基近接隧道施工过程,通过桥梁桩基修建造成既有隧道位移和应力增量的变化,对桥梁桩基近接既有隧道进行影响分区划分。结果表明:依据桥梁桩基与既有隧道的距离,可划分为强影响区、弱影响区和无影响区,3个区域的两个分区界限分别为1. 0倍和2. 0～2. 5倍洞径;桥梁桩基越长对隧道影响越大,一旦桩基伸入既有隧道潜在滑移破裂面以下,桩基继续加长对隧道的影响可忽略不计。用FLAC3D有限差分软件,对即将修建的宜(宾)毕(节)高速公路斑竹林大桥上跨成贵铁路青岗脚隧道工程进行三维计算,其结果验证了结论的正确性,并给出评估结果和合理建议。     

昆山南站站房改造工程对既有高铁桥梁安全影响分析

结合昆山南高架站站房改造工程,通过ABAQUS软件建立有限元实体分析模型,研究新建结构物对邻近高铁桥梁桥墩、基础承载力、变形的影响。通过数值分析,得出以下结论:(1)昆山南站新增建筑结构建成后,既有高铁桥墩墩身承载力、局部应力仍满足规范要求;(2)新建桩基从施工到上部荷载加载过程中,对邻近高铁桥既有桩基的摩阻力、剪力和弯矩影响不大,对桩身轴力,上部荷载加载后则有明显增加。桥墩发生向新增建筑区域倾倒的变形趋势,但桥墩墩顶水平位移和竖向沉降的变化值不大于控制限值1 mm;(3)水泥搅拌桩对地基有加固作用,但其施工时会对桥梁桩基产生不利影响,应保证搅拌桩与桥墩桩基有一定安全距离。     

不同加固方式下盾构施工对桥梁桩基影响的研究

某城市地铁盾构隧道近距离穿越城市立交桥桩基,最小净距仅1.56 m.应用 ANSYS 建立三维非线性有限元模型分析盾构隧道施工对桥梁桩基的影响.采用接触单元来模拟桩基与土体的相互作用,分析不同加固方式下盾构隧道掘进对近接桩基位移和内力的影响.计算结果表明:盾构隧道近接施工时,既有桩基会产生侧移和附加内力;对距离隧道较近且靠近隧道侧的桩基进行花管注浆加固效果不明显;对盾构隧道穿越地层进行加固能有效降低桩基的侧移和附加内力.     

岩溶区桩基注浆加固效果的影响因素分析

目前关于岩溶区桩基沉降计算的研究相对较少,还没有成熟的计算理论及计算公式,这给岩溶区铁路客运专线桥梁基础设计提出了难题。本文以某高铁为依托工程,建立岩溶区桩基有限元模型,模拟了不同注浆方案对控制岩溶区桩基沉降的效果,系统分析了注浆土体变形模量和桩尖土层厚度对不同注浆加固效果的影响规律,可为同类工程提供参考。     

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。     

深厚软土区桥梁桩基偏位分析及处置措施研究

针对深厚软土地区地表堆载造成的桥梁桩基病害问题,对某典型城市高架桥桩偏位案例进行研究,结合有限元计算结果与现场检测结果,阐明了深厚软土区桥梁桩基的偏位机制,研究表明：不平衡堆载导致软土中超孔隙水压力增大,超孔隙水压力的消散导致地基土产生不均匀沉降,使得地基土内部产生水平荷载,同时桩身产生负摩阻力,这是导致桩基产生水平偏位且承载力降低的主要原因;不对称堆载,排水边界的变化,是加剧软土固结效应的潜在因素;当桩基已经产生偏位时,地表卸载对桩身变形的修正作用显著;基于PST的桩基完整性检测结果与桥墩偏位结果验证了有限元计算的合理性,根据仿真结果可以确定桩身的应力分布特征,为桥梁结构加固方案的制定提供参考。     

冲刷条件下既有桥梁桩基础工作性状研究进展

水流冲刷可导致桥梁桩基础周围土体受到侵蚀,其后果轻则降低桩基础承载力,重则导致整座桥梁坍塌。尽管有关桥梁桩基础冲刷的研究很多,而涉及如何评价冲刷对桥梁桩基础承载性状影响的研究却较少,但正在受到学术界与工程界的高度重视。在分析由冲刷引起桥墩、桥台及桩基病害的基础上,重点从理论分析、数值模拟、模型试验等方面评述冲刷条件下,桩基水平和竖向承载性状的研究现状与进展,认为急需更多系统性的研究以探求合理的理论分析方法。因而,有必要进行大量的数值模拟和模型试验甚至是现场试验来研究桩基的冲刷性状,进而为找到分析冲刷对整座桥梁结构安全性能影响的实用评估方法提供理论基础。     

非连续模型下桩基对既有盾构隧道变形的影响

基于非线性接触理论,在管片间简化设置挤压与摩擦关系模拟管片接头结构,以贵州省某市实际工程为背景,建立非连续接触盾构隧道模型,分析桩基施工与承载阶段对既有盾构隧道变形的影响。研究结果表明：本工程中,桩基承载阶段对土体竖向的主要影响范围约为桩径的15倍、桩长的1.7倍,对土体侧向的主要影响范围约为桩径的5.5倍、桩长的0.6倍。综合变形较大值主要集中在拱顶、拱腰以及拱底处,盾构隧道在非连续模型下受力变形时,管片间出现明显错台,这表明本模型能较好地模拟出既有盾构隧道在桩基施工承载时的受力变形。桩基施工阶段,竖向变形最大值出现在拱顶部位,约为0.21mm。桩基承载阶段,竖向变形最大值仍出现在拱顶部位,约为0.73mm,盾构隧道在竖向变形上主要受桩基承载阶段影响。桩基施工与承载阶段,横向变形最大值均出现在线内拱腰处,分别约为0.21mm与0.23mm,横向变形值增量不大,盾构隧道在横向变形上主要受桩基施工阶段影响。