高速铁路桩板结构承载板伸缩温度力研究

以某高速铁路桩板结构路基工程为背景,研究了桩板结构路基单联跨数对承载板体伸缩温度应力的影响规律,提出了桩板结构的结构布置原则;并根据桩板结构路基具体结构特征,推导了计算结构整体升降温引起的承载板体伸缩温度应力计算公式,该解析式与空间有限元法计算结果较好吻合,可方便地计算承载板的伸缩温度应力。     

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。     

P波在饱和粗颗粒夹层界面上的反射和透射

为研究应力波在埋入式桩板路基饱和粗颗粒夹层结构界面的反射和透射效应,以平面P波为例,结合埋入式桩板路基的结构特点,基于Biot饱和多孔介质波动理论和弹性波动理论,建立了考虑饱和粗颗粒夹层反射波叠加影响的弹性介质-饱和粗颗粒夹层-弹性介质界面效应模型;采用引入势函数的方法推导了应力波在饱和粗颗粒夹层交界面上的反射和透射系数;通过数值算例研究了不同因素对反射和透射系数的影响规律.研究结果表明:夹层厚度、孔隙率、剪切模量改变了能量在交界面上的分配关系,且表现出周期性谐振特性,孔隙率由0.2变化到0.4时,反射系数增大了约25%;剪切波的传播引起反射系数在剪切波谐振频率处震荡且受阻尼作用,渗透率及透水条件对粗颗粒夹层的反射系数影响明显.     

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.      

桩土效应对矮墩连续刚构桥的受力影响分析

群桩的柔度直接影响着矮墩连续刚构桥下部结构的抗推刚度,对桩基边界的模拟要涉及桩土效应问题。采用m法模拟桩周土的作用,建立了计算实例的整体计算模型,并提出了改善矮墩连续刚构桥的受力措施,计算结果表明,考虑桩土效应能有效的改善桥墩结构的受力。     

大跨度连续刚构桥施工期0号块温度效应分析

为了研究混凝土箱梁桥的温度效应问题,以一座大跨度预应力混凝土连续刚构桥为工程背景,在施工过程中,进行了温度效应观测.在实测数据的基础上,提出了一种适合该桥所在地区的混凝土箱梁温度梯度模式.运用有限元方法,对该桥的温度效应进行了理论计算,计算了温度作用所导致的温度应力和变形,计算值与实测值的比较结果说明了该温度梯度模式的...     

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。     

抗滑桩的渗透性对其治理效果的影响

目前抗滑桩己被广泛地应用于水库岸坡,如三峡库区内的岸坡的治理工程中。但是由于实际工程中抗滑桩大都是在枯水季节,低水位时施工成桩的,因此在库水从高水位到低水位变化的过程中,桩体无形中对坡体内地下水的流动形成了阻渗作用,这必定对治理工程的安全性评价产生影响。文中通过定量分析可以看出,目前不考虑桩体渗透性的计算方法将低估抗滑桩治理工程的安全性,使设计偏于保守,造成一定的浪费。同时,埋入式抗滑桩由于其桩顶部分是土体,相对的增大了抗滑桩所处断面处的渗透性,因此在保证治理工程安全性的前提下,采用埋入式抗滑桩将更为经济、合理。     

钢管复合桩承载特性模型试验研究

为研究钢管复合桩的承载性能,进行了剪力环、泥皮和防腐涂层共同作用下的钢管复合桩和钢筋混凝土桩室内模型试验,对比分析了试件的荷载-变形曲线、钢管变形等参数,并采用分解分析法对钢管复合桩的套箍效应进行了分析.试验及计算结果表明,钢管复合桩承载性能较钢筋混凝土桩显著提高,套箍效应使得钢管复合桩承载力较空钢管和钢筋混凝土桩承载之和提高9.8%,混凝土抗剪强度提高了1.2倍;钢管对核心混凝土产生的紧箍作用沿界面长度增大,且随荷载的增加而增大;在防腐涂层、泥皮和剪力环(间距90 cm)共同作用下,钢管套箍效应带来的混凝土紧箍力最大值可达2.32 MPa;规范ACI (2005)适合于泥皮、防腐涂层和剪力环共同作用时钢管复合桩极限承载力的计算.      

埋入式H型钢桩-桥台节点受弯性能与承载力

为研究整体式桥台无缝桥中埋入式H型钢桩-桥台节点的受弯性能，通过建立节点的有限元模型，分析了桥台厚度、混凝土强度、钢桩朝向、埋深比、钢材强度和轴压比6个参数对节点受弯承载力和破坏模式的影响，并在此基础上，针对不同的破坏模式提出了节点受弯模型与承载力计算公式。研究结果表明:绕钢桩强轴弯曲的节点在埋深比小于2.0时发生桥台混凝土承压破坏，增大钢桩埋深比和混凝土强度等级可有效提高节点受弯承载力；绕钢桩强轴弯曲的节点在埋深比大于2.0时，或绕钢桩弱轴弯曲的节点在埋深比大于1.0时，发生钢桩屈服破坏，提高钢桩的钢材强度等级可提高节点受弯承载力；随着轴压比的增大，发生绕钢桩强轴屈服破坏的节点的受弯承载力明显降低，但轴压比对发生桥台混凝土承压破坏或冲切破坏的节点的受弯承载力的影响可以忽略；提出的节点受弯承载力计算方法能较为准确地预测不同破坏模式的埋入式H型钢桩-混凝土桥台节点的受弯承载力，计算值与有限元结果比值的均值和计算值与试验结果比值的均值为分别为0.981和0.941，因此，可用于该类型节点的受弯承载力计算和破坏模式分析；建议钢桩埋深不少于2.0倍桩宽与混凝土桥台厚度大于2.4倍桩宽，这样可有效避免桥台混凝土的承压破坏和桥台边缘混凝土的冲切破坏。      

简支梁桥上嵌入式轨道无缝线路可靠性分析

为分析关键因素对桥上嵌入式轨道无缝线路力学特性的影响, 并基于可靠性理论对其进行评估, 采用有限元法建立了简支梁桥上嵌入式轨道无缝线路计算模型, 选择高分子材料纵向阻力和梁体温差为随机变量, 并根据实际工况确定了随机变量的分布类型和分布参数; 通过中心组合试验设计方法设计了响应面试验, 采用最小二乘法拟合了随机变量和响应之间的函数关系, 从而建立了轨板相对位移关于高分子材料纵向阻力和梁体温差的二次多项式响应面模型, 通过方差分析验证了所建立模型的正确性, 并采用灵敏度分析方法对随机变量进行了参数敏感性分析; 构建了桥上嵌入式轨道无缝线路长期服役性能的极限状态方程, 综合运用蒙特卡洛法和响应面模型评估了简支梁桥上嵌入式轨道无缝线路的可靠性。分析结果表明: 梁体温差和高分子材料纵向阻力对轨板相位移的灵敏度系数分别为0.99和-0.08, 梁体温差对轨板相对位移的影响远大于高分子材料纵向阻力; 在考虑参数的随机性以后, 温度作用下的轨板相对位移具有一定的离散性, 其主要分布在4.0~6.5 mm范围内, 且近似服从正态分布; 在不采取特殊处理措施的情况下, 不宜在年温差较大的地区建造桥上嵌入式轨道; 提出的桥上嵌入式轨道无缝线路可靠性评估方法可为嵌入式轨道结构的设计提供理论指导。      

In-Situ Test on Fatigue Characteristics of Top-Mounted Dividable Pile-Board Subgrade for High-Speed Railway

To simulate the fatigue characteristics of the pile-board structure under long-term dynamic load, using the in-situ dynamic testing system DTS-1, the forced vibration loading was repeated one million times at different cross-sections of the pile-board structure for high-speed railway. The dynamic deformation, permanent deformation and dynamic stress of main reinforcements were measured. The test results show that the dynamic responses of the pile-board structure almost did not vary with the forced vibration...     

冲击破碎混凝土路面的三维叠层模型

在旧水泥混凝土路面改建中,常采用冲击破碎方法处理原路面,常规的层状连续模型不能反映破碎混凝土板块的工作状态,因此,建立了一种分块三维叠层结构有限元模型。该模型中的加铺层和地基弯沉是连续的,破碎水泥混凝土板之间的弯沉是不连续的,上下层之间的弯沉也可以是不连续的。分析结果表明,加铺层、破碎水泥混凝土板和地基相互之间有脱空现象;虽然破碎水泥混凝土板的弯沉呈双线性分布,但是下层弯沉盆仍然包络上层弯沉盆;在破碎水泥混凝土板缝两侧有弯沉差,该处加铺层有集中弯矩和剪力差。对于具有间断刚性(或半刚性)基层的路面结构,该模型是一种可供选择的计算方法。     

连续刚构桥跨中置换混凝土加固技术研究

针对连续刚构桥跨中合龙段混凝土出现分层起壳现象的罕见病害,通过对全桥结构分析计算和对中跨跨中的局部结构分析计算,提出了跨中置换混凝土并施加体外预应力的创造性加固方法;并介绍了适应该加固法的高压水射流凿除混凝土的施工工艺,通过对施工和荷载试验全程跟踪监控得出的数据,说明该加固法的良好加固效果和简易的可操作性。为出现类似病害的桥梁提供了一种具有普遍推广性的加固方法,为高压水射流先进施工工艺的推广提供了宝贵的经验。     

考虑二阶效应梁柱瞬态分析的传递矩阵法

压弯构件承受较大轴力时,其表现出的明显的二阶效应直接影响结构刚度及动力特性,为计算计及二阶效应的梁柱结构的瞬态响应,提出了一种传递矩阵方法.该方法采用Newmark-β法,对考虑二阶效应的Euler-Bernoulli梁的动力偏微分方程进行时域离散,将其变换为常微分方程,并利用常数变易法对微分方程进行求解,得到位移增量在连续空间内的解析解.结合传递矩阵法的基本原理,推导了离散时间瞬态分析的增量传递矩阵格式,给出了计及二阶效应的梁柱结构瞬态响应的计算方法.算例计算结果表明,在计算精度相同的情况下,所提出的方法的计算效率是ANSYS的3.57倍,并可方便地对移动荷载作用下结构的动力响应进行求解.      

挡土墙土压力计算方法的改进

针对重力式挡土墙的土压力常规计算方法中存在的不合理之处．对土压力计算中墙高的取值以及墙后粘性土的拉应力对土压力计算的影响进行分析和探讨,可使土压力的计算更趋合理。     

预应力砼连续箱梁桥裂缝成因分析及防治措施

针对目前大跨径预应力砼连续箱梁普遍开裂的情况,从预应力筋的合理设置、计算方法的选取、温差应力的影响、应力控制值以及非预应力筋配置等几方面进行了裂缝成因分析,并提出了防止裂缝的设计建议和构造措施.     

预应力砼连续箱梁桥裂缝成因分析及防治措施

针对目前大跨径预应力砼连续箱梁普遍开裂的情况,从预应力筋的合理设置、计算方法的选取、温差应力的影响、应力控制值以及非预应力筋配置等几方面进行了裂缝成因分析,并提出了防止裂缝的设计建议和构造措施.     

预应力混凝土连续梁的荷载平衡法

简要介绍荷载平衡法的概念,通过对简支梁和连续梁等效荷载的分析,说明用荷载平衡方法可以简化预应力连续结构的分析和设计。