客运专线拱桥承台设计方法的探讨

为解决客运专线拱桥承台设计无明确铁路规范可依这一问题,通过建立桩-土-承台结构相互作用模型的方法,阐述桩-土-承台结构在上部结构作用下如何计算承台的应力和配筋,通过与已有规范方法比较,论证了桩-土-承台相互作用模型的配筋结果更加安全,为拱桥承台设计提供了有益的参考。     

三维群桩-承台-墩的自振特性分析

提出了三维群桩-承台-墩的一种自振特性分析方法,其计算模型不但将群桩-承台-墩作为三维的整体结构来分析,而且考虑了桩-土的相互作用,同时简化了动力分析中承台的刚性模型,为全桥结构的整体抗震安全性研究打下了基础.     

深基坑双排桩结构受力变形机理及其计算模型研究

近年来,为了适应国内城市地下工程建设蓬勃发展带来的地下工程密集化、复杂化等方面的需要,深基坑开挖时双排桩围护结构因具有侧向刚度大、控制变形能力强、施工快速等特点在各种大型深基坑工程中得到了较为广泛的推广和应用。但实际设计过程中,由于该结构的变形机理与计算模型尚未有统一的理论,其设计方法比较杂乱,存在一定程度的保守设计。依托南京梅子洲青奥城地下空间工程及其现场监测数据,采用有限元计算模型对近年来在地下工程中逐渐得到推广使用的双排桩围护结构的变形机理、土压力分布规律等进行探讨和研究;在此基础上,结合与目前广为应用的理正双排桩模型和新规范双排桩模型的对比分析,研究并提出更吻合实际的、精确反映结构变形和力学特性的双排桩围护结构的修正设计计算模型,该模型架构清晰,准确性高,贴近实际工程设计,可以大力推广应用于双排桩结构的计算分析。     

软土-铰接桩体系隔震性能的振动台试验研究

设计并实现了软土-铰接桩体系隔震性能的振动台试验,通过试验研究了这种新型隔震体系对上部结构动力反应的影响。本试验采用块状海绵作为模型土,并采用两端铰接的新型群桩基础,以模拟剪切模量较小的软土地基。此外,采用振型分解法的计算机程序对试验模型进行了计算。研究结果表明,软土地基情况下结构的自振周期远大于刚性地基上结构的自振周期,软土地基情况下的结构阻尼远大于刚性地基情况下的结构阻尼,结构的地震反应有所减小,加速度反应减幅达到40%以上。这说明这种新型的软土地基起到了隔震减震的作用。所提出的软土-铰接桩体系,是地基-基础-上部结构动力相互作用的发展与应用。     

某高速公路预应力锚索桩板墙分工况动态设计

结合施工工序对一个已实施的路堤式预应力锚索桩板墙进行分析,提出了分工况进行动态设计的计算方法。分析计算过程中将桩作为刚性桩考虑,锚索拉力视为施加在桩上的外力,结构承受的土侧压力取1.4倍库伦主动土压力与滑坡推力两者中的大值。经分析证明锚索并不是作用在桩头为最佳,最不利工况也并不一定出现在最终工况。     

考虑地下水位下降的刚性桩复合地基沉降模型

研究目的:地下水位降低同区域性沉降直接相关,为研究区域沉降地区的高速铁路路基沉降控制问题,对地下水位降低情况下的刚性桩复合地基桩土作用发展变化规律展开研究就显得尤为重要。基于桩土荷载传递和桩侧土体极限抗剪强度理论,本文建立考虑地下水位降低影响的刚性桩复合地基沉降计算模型,根据沉降模型关于不同初始地下水位及不同深度地下水位降低情形的计算结果,确定地下水位降低引起的刚性桩复合地基沉降变形以及桩侧摩阻力分布特征。研究结论:(1)初始地下水位对桩土沉降变形的影响随地下水位深度的增加而减小,且总体处于较低水平;(2)地下水位降低幅度和水位线位置均影响桩土沉降变形,浅层地下水位变化将引起更严重的地基沉降变形;(3)地下水位降低引起桩土附加沉降的作用机理类似于大面积堆载,并将引起桩顶附近桩侧负摩阻力的增加;(4)本研究成果可为地下水开采诱发区域性地面沉降地区的刚性桩负荷地基设计提供参考,也可为高铁路基沉降控制提供可靠的设计计算依据。     

客运专线高架车站的减振设计研究

某客运专线高架车站采用建桥一体化结构形式,自下而上依次为出站层、站台层和候车厅,其中正线位于高架站台层。本文通过建立该车站站房主体结构模型,对其进行列车—无砟轨道—站房结构耦合振动分析,结合现场振动试验测试结果验证了模型的准确性,在此基础上针对正线无砟轨道结构提出了提高扣件弹性、轨道板下铺设橡胶弹性垫层以及使用钢弹簧浮置板轨道代替双块式无砟轨道三种减振优化方案,并对各种方案的减振效果进行了分析与比较。     

桩间土为非饱和土的刚性桩复合地基复合模量计算

根据非饱和土压缩模量的VO模型,基于剪切位移法的理论,推导桩间土为非饱和土的刚性桩复合地基复合模量的解析解。该解析解考虑刚性桩的桩长、桩体模量、非饱和土中基质吸力等的影响,利用导出的解析解对实例进行计算,并将计算结果同规范法的计算结果和现场实测值进行对比分析。研究结果表明:利用本文方法算得的沉降值和实测值较接近,验证了本方法的可行性。     

用桩加固浅基础的力学模型研究

对用桩加固既有铁路桥梁中浅基础常用计算方法进行比较,认为此类结构应考虑承台结构的变形,并提出了合乎实际情况的力学模型。实例计算与比较分析结果表明,由于用桩加固浅基础时其承台结构的特殊性,竖向荷载对桩身弯矩有较大影响。此外,给出了考虑承台变形和竖向荷载的影响时,浅基础用桩加固的力学模型计算公式。     

某铁路站房大跨屋盖钢结构设计与分析

铁路旅客站房为实现大跨空间,其下部常采用钢筋混凝土框架而屋面采用钢结构,形成上柔下刚的结构体系。本文针对某铁路站房大跨屋盖钢结构进行有限元分析,详细介绍了钢屋盖结构体系并阐明了结构设计思路。该屋盖采用正交正放管桁架结构体系,杆件采用圆钢管,节点采用相贯节点。采用MIDAS Gen软件对屋盖单体进行有限元分析且满足相关规范要求后,再与结构总装模型分析计算结果进行对比,最终设计结果为采用两者包络设计的方法,进一步验证了结构的安全合理性并提出了总装模型分析的必要性,可为今后类似工程设计提供参考。     

单排桩-承台-联系梁组合基础受力分析

为了解决工程中常见的单排桩设计问题,将单排桩、承台及联系梁视为整体进行受力分析,避免了传统设计方法过于保守或偏于不安全的弊端。首先,建立"单排桩-承台-联系梁"一体化模型,对影响组合基础受力的联系梁刚度、相邻基础刚度及基础不均匀沉降进行理论分析,找出相互影响关系。然后,建立"单排桩-承台-联系梁"SAP2000有限元模型,模型通过"桩-土效应"反映桩基和联系梁的组合刚度关系,并以强迫位移荷载的方式考虑基础不均匀沉降的影响,联系梁的受力可从模型中直接读取。实例分析表明,该方法可充分考虑桩基(桩-土效应)、承台及联系梁间的相互作用,真实地反映"单排桩-承台-联系梁"的受力状态,联系梁的设计截面更合理、可靠。     

武威站房基础设计研究

地基基础设计是确保工程安全的基本条件之一,武威车站站房地基为卵石层,但其下存在既有人防地道,地基基础设计较为复杂。通过对武威车站站房地下人防通道现状的调查、分析,提出多种人防通道处理和基础形式方案,综合考虑上部结构安全、施工工期、工程投资等因素,确定合理的人防地道的处理方案和基础形式。     

武威站房结构总体设计

研究目的:针对新时期规划和建设铁路旅客站房的"五性"(即功能性、系统性、先进性、文化性、经济性)要求,铁路旅客站房应在建设理念、关键技术等方面实现重大创新和突破。通过对主体结构的地基基础、结构选型、结构材料的选用、工期、投资控制等方面进行多方案综合比选,提出合理的结构设计方案,为今后的较为复杂的结构设计积累了一些经验。研究结论:武威铁路旅客站房作为武威市重要的对外交通枢纽和市内换乘枢纽,应从功能上、舒适度等方面最大限度的满足旅客需求。应对武威站房主体结构大空间、大跨度结构形式和特殊地层条件下主体结构的基础形式、结构选型及跨线天桥等方面进行综合分析和研究,确定合理的设计方案。     

宝兰客运专线路基刚柔性组合桩地基处理技术

依托宝兰客运专线路基的地基处理工程,研究深厚层强湿陷性黄土地基处理新技术。对刚柔性组合桩复合地基在湿陷性黄土地区的应用进行深入研究,首次提出了地基处理设计中工后沉降的计算方法。研究结果表明:在深厚层湿陷性黄土地基处理时,柔性短桩长度宜控制在5~10 m;当路基荷载超过200 kPa(路基填高超过8 m)时,应适当增加刚性桩的桩土应力比值,以提高刚性桩荷载分担比,充分发挥长桩的作用。宝兰客运专线自开通运营以来,刚柔性组合桩复合地基段路基状况良好,列车运行平稳。     

符夹铁路青龙山特大桥空间刚架设计

小角度交叉桥梁结构中,空间框架结构具有结构高度低、整体刚度大、施工难度小、侧墙可打造多种景观需求等优点。符夹铁路青龙山特大桥地处中软土地基,小角度斜向上跨青符铁路联络线和两个下穿涵洞,对桥下通行净空和基础位置设置有较高要求。为了合理设计大桥,根据桥梁基本情况进行桥型方案比选,并对基础间断布置的空间刚架方案进行设计计算论证。结果表明,所选结构形式合理且为传统刚架结构提供新的扩展形式。     

铁路客站地下进站流线设计研究

研究目的:一批日渐投入运营的新型铁路客站的设计日均小时发送量和高峰小时发送量均较高,使得铁路客站的流线设计得以重视。专为来自于地铁的换乘客流设计的"地下进站"流线无疑是缩短换乘流线的最佳模式。因此,研究和设计"地下进站"流线是必要的。研究结论:(1)铁路客站的流线模式向着"通过式"转变;(2)铁路客站地下进站设计应尽可能缩短旅客的换乘距离;(3)"地下进站"流线应考虑设计预留,并合理利用铁路客站有限的地下空间。     

地铁车站与商业连接型式及接口防火设计

地铁与周边商业连接有很好的客流吸引作用,然而地铁是人员密集场所,商业尤其是地下商业火灾危险性较高,若不处理好接口的防火设计,一旦发生火灾,将产生灾难性后果。文章根据规范,参考相关图集并结合实际工程案例,对地铁车站与商业连接型式及接口防火设计进行系统阐述与分析,以期为后续的类似工程设计提供参考。     

地铁上盖物业车站整体结构抗震分析

北京地铁14号线某站为地铁车站上盖物业结构形式,文章采用时程分析法、粘弹性人工边界,建立结构-基础-地基整体计算模型,对地铁车站上盖物业这种地下+地上复合结构进行专项抗震计算研究。研究结果表明,地震组合工况在地铁结构设计中不起控制作用,地下结构的最大相对水平位移峰值发生在地下结构顶板上,应加强对其抗震设计,切实提高地铁车站结构的整体抗震性能。     

地铁结合高铁区域交通枢纽立体化模式研究

研究目的:地铁目前已经成为各大城市轨道交通不可或缺的交通形式,伴随着地铁线网的延伸,地铁同国铁、高铁、公路、航空等交通模式的联系也愈发密切,有必要对地铁与高铁车站及各种交通模式的接驳设计进行分析研究,从而使区域交通枢纽的立体化发展更加理性和合理化。研究结论:本文以笔者参与设计的实际工程———地铁太原南站为例,阐述了地铁车站与高铁车站交通组织流线采用地下中央换乘大厅集中进行换乘,使高铁、地铁、停车、商业、广场各流线之间畅通无阻,同时对地铁穿越太原南站地下工程区间特殊处理方式进行分析,建议该段采用盾构法施工。最终展望了太原南站区域交通枢纽将带动城市副中心商圈发展,成为典型的地铁结合高铁区域交通枢纽立体化发展的引领模式。     

基于改进AHM模型的铁路客运站选址研究

研究目的:为了对客运站的选址做出合理的决策,建立了5个评价指标:与城市规划的契合、与城市交通的衔接、与客流的适应性、与既有枢纽的协调和客运站建设成本.引入改进的AHM(属性层次模型)模型对方案进行比选.研究结论:(1)通过选用0.1-0.9标度法直接获得属性判断矩阵,并且给出了定量指标属性判断矩阵的获得方法,对AHM进行了补充,使得AHM适用于定性与定量相结合的多属性决策.(2)AHM具有计算量小、操作简单、适用性强等特点,适用于铁路客运站的选址决策.