不同垫层下管桩复合地基现场对比试验研究

为比较管桩+钢筋混凝土板复合地基、管桩+桩帽+土工格室复合地基、管桩+桩帽+土工格栅复合地基的受力和沉降控制效果,开展了3种复合地基处理深厚软土路基的现场试验,分析研究了不同垫层条件下管桩复合地基受力和变形规律,结果表明:路堤荷载作用下,桩顶和桩间土应力由路基中心向路肩、坡脚处逐渐减少,土工格栅垫层时桩土应力比为2.47~5.42,土工格室垫层加固桩土应力比为2.30~6.25;钢筋混凝土板垫层时桩土应力比为8.05~14.81;随着路基填土荷载的增大,土工格栅、土工格室拉力逐渐增大,路肩位置拉力最大,相同荷载作用下土工格室所受拉力大于土工格栅;3种复合地基加固措施中管桩+钢筋混凝土板对路基沉降的加固效果最好,稳定后地基面沉降分别为土工格栅和土工格室桩网复合地基地基面沉降的68.46%和72.56%.      

桩网结构路基格栅加筋作用及其拉力特性研究

为了研究柱网结构路基中土工格栅的加筋作用以及路基在动静荷载下土工格栅拉力的变化特性,建立了高速铁路柱网结构路基足尺物理模型试验装置,用激振器对路基施加动静荷载,利用土压力盒以及布拉格光栅分别监测路基内部土压力以及格栅拉力的变化特征.试验结果分析表明:路基上部荷载对路基内部土拱的稳定性存在影响,随着荷载的增大,土拱出现先强化后弱化的现象;桩土荷载分担比存在上限值,随着桩土差异沉降先增大后减小;当路基上部受到静荷载作用时,土工格栅能够使得桩顶上方承担的静荷载增加约12%,且路基中心处的格栅拉力增长最大;路基在长期动荷载作用下,格栅拉力产生了明显的变化,桩帽中心处的格栅拉力约增长了8%,路基筋材的设计需要考虑路基上方动荷载的影响.      

基于PLAXIS软件的加筋路堤有限元分析

利用岩土工程有限元软件PLAXIS对软土地区加筋路堤的加筋效果和机理进行分析,探讨了土工格栅轴向刚度EA的大小和加筋层间距、部位等因素对加筋材料的内力分布、路堤坡脚水平位移、路基中心竖向位移的影响规律。结果表明:土工格栅能有效地抑制地基的侧向位移,对地基沉降起到均化作用,并能有效抑制路基坡脚外的隆起量,提高路基的稳定性。在路堤底部布设间距较小,刚度较大的格栅能显著的增强加筋效果。     

土工格栅处治填挖交界路基数值模拟与现场试验

考虑地基与路基的压缩变形与填挖交界处的相互作用,应用分析软件ANSYS建立了路基变形有限元模型,模拟了格栅竖向间距与挖方段铺设长度对土工格栅加筋纵向处治填挖交界路基的影响规律,并通过现场修筑不同方案的试验路段和沉降跟踪观测,研究了土工格栅铺设层数对填挖交界路基差异沉降的影响。分析结果表明:土工格栅的竖向铺设间距在0·8~1·0m时,路基不均匀沉降较小,路面产生竖向位移的变化较缓慢,建议土工格栅铺设的竖向间距以不大于1·0m为宜;改变锚固端格栅铺设长度对路面竖向沉降的影响很小,从经济角度考虑,挖方段土工格栅的最小锚固长度选取2m;在路基96区和94区底各铺设一层土工格栅可以有效降低路基差异沉降。     

沪昆客专软弱粉质黏土斜坡填筑路基变形及稳定性分析

以沪昆客运专线云南段粉质黏土斜坡填筑路基及其工程处理措施为分析对象,针对不同加固处理方案,采用三维快速拉格朗日有限差分法,建立土工格栅及CFG桩加固粉黏土斜坡路基的模型,分析了粉质黏土斜坡填筑路基在无工程措施时、CFG桩及土工格栅加固后的变形与稳定性规律.结果表明:粉质黏土层是主要滑移层,在无工程措施时,路基产生较大竖向沉降、差异性沉降及水平滑移,影响路基稳定性;综合采用CFG桩加固粉质黏土地基,土工格栅加固路堤土体方案,控制路基变形,提高其稳定性的效果显著.     

土拱效应及土工格栅拉膜效应数值分析

为了更为清楚的认识桩网结构支承路堤土拱效应,建立了单桩简化模型。从沉降、竖向应力、主应力变化等方面研究了土拱效应产生的机理及变化特征,同时对土工格栅拉膜效应进行了研究。研究结果表明:路堤等沉面高度约为1.7倍桩净间距;路堤可分为土拱影响区和土拱未影响区,土拱影响区桩间土中心位置路堤竖向应力呈"S"形变化,土拱未影响区呈直线变化;桩顶应力分布不均匀,桩净间距小于1 m时,桩中心所受应力最小,桩边缘所受应力最大,桩净间距大于等于1 m时,桩边缘所受应力最小,靠近桩边缘处应力最大;路堤大、小主应力方向发生旋转,大主应力流线近似椭圆弧;土工格栅应力近似"M"形分布,靠近桩边缘的桩间土位置应力最大,桩间土中心和桩中心位置应力最小。     

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。     

路基拓宽工程中桩承式加筋路堤处理的数值分析

为掌握拓宽路堤荷载作用下桩承式加筋路堤的工作特性及其处理效果,建立了三维有限元分析模型,采用土水耦合单元模拟地基土,三维薄膜单元模拟土工格栅,并基于接触单元考虑桩土界面的状态非线性,从土拱效应、土工格栅的拉膜效应以及桩土作用等方面验证了桩承式加筋路堤的工作机理。计算结果表明:土工格栅最大拉力发生在原坡脚位置的桩帽边缘处,外侧桩帽边缘的格栅应力逐渐减小;桩承式加筋路堤可使地表不均匀沉降由50.0 cm减小为8.3 cm,超孔隙水压力由63.7 kPa下降为11.0 kPa,并避免了老路基顶面出现的反坡现象,但在老路基处仍出现了较大的地基沉降和超孔隙水压力,故应充分重视老路边坡位置的地基处理。     

公路路基拓宽工程中土工格栅参数优化研究

为研究土工格栅加固公路拓宽路基的合理铺设层数,以某软土路基拓宽工程为研究对象,通过建立拓宽路基有限元模型,对不同土工格栅铺设层数的新旧路基变形、受力及稳定性变化规律进行对比分析,结果表明:在不同加筋情况下,新路基的水平变形、沉降值及应力均大于旧路基;增加土工格栅铺设层数,新旧路基的水平位移、沉降及应力均会逐渐减小,稳定...     

高填方路基变形影响因素数值模拟研究

为了研究高填方路基的变形特性,采用有限差分FLAC3D软件对高填方路基的变形问题进行了平面应变的数值模拟研究。对高填方路基的整个填筑过程进行了模拟,分析了不同填筑高度时路基表层横断面竖向位移和路基坡脚处不同深度时的水平侧向位移变化特征。同时研究了路基填方高度、路基边坡坡度和路基填方材料因素对路基变形的影响规律,研究结果为路基设计与施工提供一定的借鉴与参考作用。     

基于山区公路软基处理的加筋法联合排水板应用研究

土工格栅和塑料1965排水板的工作效率。结果表明,排水板在提高路基承载能力更具效用,加快土基固结排水作用,孔压减小约25%,沉降稳定性提高11%;加筋土对软基的整体稳定性发挥重要作用,土体的侧向位移约60 mm,而结合排水板作用后格栅拉伸引起的剪应力下降了28%,固结沉降速率上升加快路基承载能力的提高,土工格栅的工作强度减小,有利于路基的长期稳定工作。     

路基填筑引起水泥搅拌桩复合地基变形监测分析

针对目前水泥搅拌桩复合地基在路基填筑作用下变形特性研究不足的问题,依托我国海积软土地区某水泥搅拌桩加固铁路路基填筑施工案例,对水泥搅拌桩复合地基变形进行监测,分析路基填筑作用下水泥搅拌桩复合地基变形特性,并为路基填筑速率控制和水泥搅拌桩加固方案设计提供建议。研究结果表明:路基填筑作用下地基加固区压缩量占总沉降的56.1%,沉降速率最大为2.4 mm/d;素填土和淤泥层侧向变形显著,侧向变形速率最大为4.6 mm/d;路基坡脚7 m内、深度5 m以上地层受路基填筑施工扰动较大;坡脚侧向变形速率较地基沉降速率更接近于控制指标,填筑速率的控制应以控制坡脚侧向变形速率为主;本施工案例中水泥搅拌桩加固方案可满足各铁路类别的路基工后沉降的控制要求,类似工程中水泥搅拌桩设计应以控制路基填筑施工对邻近结构物的影响为主。     

高速移动荷载作用下无砟轨道路基动位移研究

建立三维有限元CRTSⅢ型板式无砟轨道-路基-天然地基土非线性数值分析模型,基于轨道随机不平顺条件下计算得到轮轨载荷,通过有限元软件二次开发子程序将轮轨载荷导入有限元模型,路基两端及天然地基土体四周采用等效三维一致粘弹性人工边界模拟工程实际半无限空间体,在此基础上研究分析高速移动荷载作用下路基的动位移分布规律。研究结果表明:文章采用的有限元模型计算得到的路基竖向动位移远小于我国现行高速铁路标准的控制值3.5 mm,满足要求;列车模型为两节动车,中间两组轮对移动产生的动位移叠加,竖向动位移在各结构层中的时程曲线峰值与转向架数目进行对应;沿横向分布,在混凝土底座范围内,路基各结构层竖向动位移幅值沿横向分布变化较小,各结构层横向最大差值仅为0.129 mm;在混凝土底座范围外,路基各结构层竖向动位移幅值横向分布差异较大,横向最大差值均超过0.5 mm;随着深度的增加,竖向动位移在路基中随着深度的增加逐渐衰减,最大值位于基床表层顶面,近似线性衰减;基床表层刚度的变化对系统动力响应影响作用较有限,基床底层刚度的增大对降低路基中的动位移影响作用较显著,有利于行车运行的平稳、舒适及安全,提高列车时速会加大路基的变形位移,地基土刚度的变化对路基中对降低系统动位移的作用最显著。     

考虑相变作用的冻土路基应力与变形分析模型

基于冻土路基温度场的控制方程,考虑水分转化为冰的相变作用对土体瞬时变形和蠕变变形的影响,建立路基应力和变形的二维数值方程,并通过1月份的路基冻胀力学模型,分析冻胀带内水分相变引起的路基应力和变形的分布规律.研究发现,在冻胀区域一定的情况下,冻胀率的大小决定了路基表面应力和变形的极值大小;竖向位移的最大值在坡脚处产生,并向路基中部和左侧边界逐渐递减;随着冻胀率的增加,路基表面裂缝有从坡脚向路中发展的趋势;路基表面产生最大拉应力的位置与最大竖向位移的位置基本吻合;路中所承受的拉应力主要发生在水分集聚的相变带范围内.结果表明,相变作用是引起路基发生冻胀病害的直接因素,分析路基应力与变形的分布规律是研究多年冻土路基破坏机理的有效方法.     

软土路基土工隔栅加筋作用机理研究

通过运用ANSYS有限元分析软件对软土路基土工格栅加筋的作用机理进行了数值模拟,研究了土工格栅加筋对软土地基应力场和位移场分布的影响。从计算结果分析可知,土工格栅堤底加筋对约束浅部地基土水平位移有显著作用,使最大水平位移点移向地基深处,使堤趾水平位移大幅减小,同时对竖向沉降有一定的均衡作用,加筋增强了路堤的整体性和稳定性,对地基承载力的提高也有一定作用。特别是加筋前后地表最大水平位移点的移位,对路堤填筑施工监测有一定借鉴意义。     

弹射冲击荷载下重载铁路路基动位移空间分布特征

为研究军用重载铁路路基动响应空间分布特征,通过高度非线性分析程序ANSYS/LS-DYNA3D建立了重载铁路轨道-路基-地基三维显式动力分析模型,并引入三维一致黏弹性人工边界;采用梯形冲击荷载模拟弹射冲击,探讨了不同幅值(150～600 kN)的弹射冲击荷载作用时重载铁路路基系统动位移的空间分布特征,通过Boussinesq弹性理论与林绣贤多层系统当量理论验证了数值模型的可靠性. 结果分析表明:当作用在轨道上的弹射荷载开始进入卸载状态时,路基系统的竖向动位移达到最大值;结束卸载时,道床顶面存在一定量的残余变形,且残余变形随荷载幅值增长呈线性增长,增长速率约为0.60 × 10?2 mm/kN;在不同荷载幅值下路基动位移沿线路横、纵向均呈对称分布,动位移沿竖向近似呈直线型衰减,且衰减速率随着荷载幅值的增加而增大;荷载幅值越大,路基动位移的轮对效应及道床和基床对钢轨动力的分担作用均越来越显著;路基的动位移峰值与荷载幅值大致呈线性关系,道床顶面的动位移峰值随荷载幅值增长最快,增长速率约为1.27 × 10?2 mm/kN,基床表层与基床底层次之,增长速率分别约为1.23 × 10?2、1.20 × 10?2 mm/kN,路基本体增长最慢,增长速率约为1.10 × 10?2 mm/kN.      

基于现场试验的桩网复合地基垫层效应分析

为对桩网复合地基垫层设计提供参考,对4组不同桩帽尺寸的桩网复合地基进行了现场试验,测试、分析了路堤荷载作用下的地基沉降、基底压力和垫层筋带拉力.结果表明:桩顶设置桩帽的作用显著,可有效降低桩顶压力,减小桩顶筋带拉力,缩小桩土沉降差;土拱高度与桩间净距有关,试验条件下约为桩帽间轴线净距的0.9~1.3倍;桩顶压力分布不均匀,中间小,边缘大,前者约为后者的67%~79%;桩顶筋带拉力最大,桩帽边缘筋带拉力大于桩中心.     

公路路基下穿高速铁路桥梁施工影响分析

以安徽省潜山市某公路路基下穿安九(安庆— 九江)高铁潜水河特大桥工程为背景,运用Midas GTS/NX软件,建立了公路路基高铁桥梁土体三维有限元模型,得到了公路路基多个施工阶段对安九高铁潜水河特大桥的墩顶位移、桩身轴力、桩身位移以及桥面板的影响.分析结果表明:桥梁墩顶竖向位移最大,横向位移最小但均满足变形控制标准;桩...     

桩筏地基加固对紧邻既有线路基的影响

在新建线桩筏地基加固过程中,采用应力铲、水平向土应变计与测斜管对紧邻既有线路基的变形与应力进行原位监测,分析了不同施工阶段紧邻既有线路基变形规律与受力特性。为减小测试误差,建立了路基变形与稳定计算有限元模型,得到了坡脚水平位移换算系数,计算了不同开挖深度的路基最大剪应力与边坡安全系数。基于监测与计算结果,提出了施工期跳槽浇筑、更换桩型与路基坡面喷浆挂网等既有线路基防护措施。为验证防护效果,利用评分法与标准差法分析了轨检车数据。分析结果表明:施工期间紧邻既有线路基累积坡脚水平位移为24.25mm,平均每天的侧向位移小于0.59mm,路基坡脚水平位移对施工过程反应敏感,可作为监控既有线路基稳定状况的关键指标;两线之间9m深度范围地基土水平应力随不同施工阶段出现挤压回缩变化,压应力小于10kPa,但不同施工阶段水平应力变化不明显;浸泡条件下基坑开挖至2.2m时边坡安全系数由1.08减小为0.54,路基失稳破坏,因此,施工现场必须采取既有线路基坡面防护。施工期间既有线轨检的轨道质量指数(TQI)增幅达129.58%,既有线轨道几何线性波动较大,但TQI小于安全限值,即对路基防护优化后既有线路基变形得到有效控制。     

高速公路拓宽改造过程中路面纵向裂缝的产生原因与防治措施

产生纵向裂缝的原因 导致旧路拓宽改建工程路面出现纵向开裂的原因很多,其中原路基底部地基土的沉降固结状态、拓宽处土基的水文物理力学性能、路基拓宽后土基新增的作用力对沉降变形的影响等为主要因素.这些因素间的作用也比较复杂.通过定性分析可知,原高速公路因增设补强层和铺筑新面层,增加了下部土基的压力,拓宽部分地基相应外加的压力分别使地基沿路基横断面发生不均匀沉降,其中拓宽部分的沉降量大于下部土基,当路基压力大于地基极限承载力时还会使路基坡脚附近(可能在坡脚内,也可能在坡脚外)发生沉降,若路基压力大于土基极限承载力,还会引起路基坡脚附近区外的拓宽区地基隆起,这时路堤将因沉降变形过大使市政道路发生严重的损坏.