高速铁路桥台台背土压力的现场试验研究

结合现场试验对拟建高速铁路桥台台背土压力进行长时间观测,得到了桥台台背土压力的分布规律,并将试验结果与理论计算值作了比较.测试成果和土压力数据可供理论分析和高速铁路桥台设计参考.     

土压力非线性分布的研究

根据微分单元体的静力平衡条件 ,推导出土压力的计算表达式 ,研究了土压力的分布规律及破裂角的确定方法 ,同时对土压力分布及破裂角的影响因素进行了分析 ,并与朗肯、库仑土压力理论及实测结果进行了比较 ,本文公式的计算结果能很好地解决土压力的非线性问题 .     

库仑土压力计算新方法——扫描搜索法

库仑土压力理论是解决土压力问题的最简途径之一,但传统的计算方法公式繁多、工作量大,且不适用于复杂坡面的情况。为解决该问题,提出一种快速求解库仑主动土压力的新方法——扫描搜索法。该方法无需先求取破裂角,而是以墙背某一点为起点,以该点到坡面线的连线为破裂面,按照一定间距变化地面上各点扫描墙后土体,得到所有可能的破裂面,利用坐标求取破裂棱体的自重及形心,根据推导的库仑土压力计算通式计算土压力的大小和作用点的位置,最终搜索出最大土压力。利用该方法结合计算机编程,可快速准确地计算各种复杂坡面荷载及工况下的墙背土压力。算例对比表明,该方法所得结果与库仑公式法所得结果基本一致。     

用0．618法计算库仑土压力

作用在挡土墙上的主动土压力，一般按库仑土压力公式计算．当墙背坡俯斜较大，土体中出现第二破裂面时，按第二破裂面公式计算．目前，用公式法计算库仑土压力，则是先假设破裂角出现的位置（即交于边坡、荷载内、荷载外、荷载边缘等），然后按相应的公式进行计算，并验证计算结果是否符合假设，如不符合则需重新假设，需反复计算多次．对计算路堤和路肩挡土墙的墙背土压力，可能出现同时符合两种假设边界条件的情况，则应取其土压力较大者作为采用的计算值．计算非常繁琐，作者经过多年研究，用优化法计算库仑土压力非常简洁和方便，可供设计者借鉴．     

地震条件下桥台台背主动土压力简化计算方法

通过分析，本文提出了地震下桥台台背主动土压力简化计算方法，计算结果表明了这一公式的合理性。此法并具有以下特点：充分考虑了铁路荷载特点，考虑了墙背爷斜较大时所带来的土压力误差，避名了φ〈ｎ时公式使用的限制等。     

地震条件下桥台台背主动土压力科化计算方法

通过分析，本文提出了地震条件下桥台台背主动土压力简化计算方法，计算结果表明了这一公式的合理性。此法并具有以下特点：充分考虑了铁路荷载特点，考虑了墙背仰斜较大时所带来的土压力误差，避免了ψ〈ｎ时公式使用的限制等。     

考虑松动区高度影响的城市深埋隧道松动土压力研究

传统的太沙基松动土压力理论是基于浅埋地层这一基本假定建立的，其对于城市深埋地层不具备适用性。在深埋土质隧道土拱效应完全发挥情况下，考虑主应力轴旋转修正无黏性土侧压力系数计算方法；基于有限差分数值平台开展不同埋深、不同内摩擦角下的有限元模拟确定深埋黏性土层的破坏模式。给出考虑主应力轴旋转和内摩擦角对松动区高度影响的深埋无黏性土、黏性土地层的松动土压力计算公式，以实现对城市深埋土质隧道上覆土压力的准确计算。修正公式计算结果与文献、数值模拟结果对比分析结果表明：在深埋情况下，无黏性土层松动土压力修正公式计算结果与文献结果吻合良好；土体强度参数会对黏性土松动区高度造成影响，即随着内摩擦角的增大，松动区高度不断减小；黏性土层松动土压力修正公式计算结果与数值模拟结果吻合良好。     

加筋重力式挡土墙主动土压力的上限分析方法

基于极限分析理论的上限法,考虑平面滑动的破坏模式,将加筋重力式挡土墙拉筋破坏分为拉断和拔出2种模式,分别计算其能量耗散功率,取二者的小值作为拉筋在极限状态下的能耗功率,进而求得作用于墙背的主动土压力。以衢宁(衢州—宁德)铁路路基加筋重力式挡土墙为例,采用本文方法、数值模拟及规范方法分别计算墙背主动土压力。结果表明:本文方法与数值模拟结果吻合较好,比后者偏大15%以内;所建立的方法能充分反映墙后填土的黏聚力、内摩擦角、拉筋极限拉力、拉筋长度、间距、墙高、墙背倾角、地面倾角等重要参数对土压力的影响特征,并可用于拉筋间距及长度的优化设计。     

复合土钉支护侧土压力合理分布模式及其工程应用

在分析复合土钉支护侧土压力分布模式及相关国内外著名实测结果的基础上,考虑基坑底面受开挖影响的深度,提出一种新型的侧土压分布改进模式,即“五边形”模型,并将此模型应用于某水泥搅拌桩复合土钉支护工程中。计算结果表明,所提出的“五边形”侧土压力分布模式与实测结果相符合,与现有的侧土压力分布模式相比更加合理,对复合土钉支护结构的整体设计、稳定性分析、工程造价预算等具有指导意义和应用价值。     

铁路路堑型明洞顶部垂直土压力的研究

由于受到地形限制或平山造地政策的影响,浅埋明洞回填深度可能较大。而规范中的土柱法仅适用于回填高度较低的情况且并未对回填土高度做出明确规定,所以简单使用土柱法已经不能满足工程安全与经济的要求。为明确明洞回填土荷载,基于Marston理论考虑明洞拱部上方内外土柱变形差异以及偏压回填情况,建立路堑型明洞拱顶垂直土压力计算模型和计算公式,给出不同埋深土压力系数的取值,理论计算与有限元结果相吻合。研究结果表明:路堑型明洞拱顶垂直土压力变化趋势为先增大后减小;埋深大于10 m时,路堑对称型明洞拱部垂直土压力的分布规律不再随埋深改变而发生变化;路堑偏压型的分布规律则随埋深变化而变化,埋深增大两侧土压力分布系数差值越小。     

高速铁路桥上无缝线路纵向附加力研究

采用实体单元模拟桥梁及桥梁墩台、空间梁单元模拟钢轨、弹簧单元模拟桥梁与墩台及轨道之间的连接,建立梁—轨纵向相互作用三维有限元空间力学模型。以丰沙线永定河单线铁路桥梁、秦沈线沙河双线铁路桥梁对其进行计算验证。以秦沈客运专线32 m多跨双线整孔简支箱型梁桥为例进行纵向力分析,研究结果表明:列车在桥上双线对开,钢轨挠曲附加力有明显增大;列车在桥上单线制动,四根钢轨的制动附加力有较大的差别;列车在桥上双线对向制动,相比单线制动,钢轨制动附加力有一定程度增大,但增大得并不多。     

温度应力对铁路预制装配式空心桥墩壁厚及预应力的影响分析

和(田)若(羌)铁路预制装配式桥墩采用了双柱圆形空心墩的结构形式和预应力钢筋的连接形式.由于线路所在区域昼夜温差大,墩壁内外侧易产生较大的温度应力.本文通过建立实体单元有限元模型,分析温度应力在墩身的分布情况.结果表明:在不同墩柱壁厚设计条件下产生的温度应力差异较大,采用预应力钢筋连接方案时需要施加的消压预应力不同.壁...     

软土地区下穿运营高铁通道工程关键技术研究

天津市武清区某城市干道下穿高速铁路及普速铁路立交工程是我国首例下穿运营高铁的通道工程,具有安全风险高、工程技术复杂、施工难度极大等特点。以高速铁路为研究对象,针对其软土地区及临近运营高铁等特点,分别对工程防护设计与安全评估技术、高压旋喷桩施工和开挖对桥台影响试验、全封闭止水、开挖、顶进施工技术以及监测技术进行了深入研究和测试,取得了大量宝贵的试验和实测数据,提出一整套软土地区临近高铁工程的安全评估和防护技术、监测技术和施工方法。研究结论:针对降水、开挖、打桩等关键工序进行安全评估计算分析是必要的;采取"分段开挖、边挖边压、上下分层、同层分片、逐片推进"施工措施,及"及时封底、分段浇筑"施工模式,可有效降低施工对高铁工程沉降变形的影响;旋喷桩施工对高铁影响较大,施工时需要注意控制压力,尽量在15 m以外。     

尼铁现代化项目中矩形空心桥台的优化设计

当前常用的时速200 km的铁路矩形空心桥台参考图中的桥台截面尺寸偏厚,安全富余量很大。为节约混凝土圬工量,希望在保证安全的前提下减少桥台截面尺寸。首先提出专门针对铁路矩形空心桥台台身截面计算的荷载图示,然后利用这一新的图示对拉伊铁路项目中使用的常规矩形空心桥台进行有限元分析,经过不断试算提出最优的截面尺寸。在钢筋用量基本不变的情况下,新尺寸桥台较原参考图中桥台的混凝土用量减少10%以上。对于项目所在地尼日利亚国水泥价格高昂的情况而言,桥台尺寸的这一优化将产生较大的经济效益。     

纵向地震下高速铁路桥梁圆端型实体墩塑性铰长度研究

以纵向地震下高速铁路桥梁圆端型实体墩为工程背景,将桥墩置于全桥体系中,利用弯矩曲率关系程序和有限元软件对桥梁进行弹塑性分析计算,得出不同墩高、不同车速以及不同地震作用组合工况下的高速铁路桥墩塑性铰长度,并与既有试验结果以及各国桥梁抗震设计规范塑性铰长度计算公式相对比。计算结果表明：在设计纵向配筋率、体积含箍率、剪跨比、轴压比下的塑性铰长度经过修正可以满足要求,提出了适合铁路桥梁圆端型墩的塑性铰长度建议计算公式,为高铁桥梁设计提供参考。     

高速铁路地基土液化及稳定性研究

根据室内动三轴试验结果和地基土(粉土)中孔隙水压力的发展变化规律,结合达西定律,建立了考虑消散作用时地基土中孔隙水压力发展变化的计算模型,并推导了该计算模型的有限元形式,编制了相应的有限元计算程序;利用该计算模型和室内动三轴试验结果对高速列车作用下孔隙水压力发展变化过程进行了分析研究。结果表明:在高速列车通过时,地基中部分区域可能会发生液化现象,但是随着时间延长,地基土中孔隙水压力会逐渐消散;即使一列列车通过后不会发生液化现象,但如果通过的列车时间间隔较短,由于前几次列车通过时所产生的孔隙水压力无法充分消散,经过多次列车通过后,地基中也可以产生液化区域。     

四线铁路刚架系杆拱桥静动力性能试验研究

以广州枢纽四线铁路主跨160m刚架系杆拱桥为研究对象,对大跨度刚架系杆拱桥进行静动力性能试验,了解结构在荷载作用下的实际工作状态。静载试验选取该桥关键断面进行截面应力、挠度测试,通过有限元软件进行模拟仿真和试验验证,试验结果与理论分析相符;动载试验在列车以不同速度过桥时,对关键截面的横、竖向动力响应进行量测,并与相关规范进行对比,动力响应指标符合相关规范要求。结果表明:桥梁在列车荷载作用下,结构静动力特性良好,具有足够的强度和刚度。     

高速铁路钢管混凝土系杆拱桥吊杆纠偏分析

以高速铁路上某钢管混凝土系杆拱桥为实例,分析该桥吊杆偏位的原因及其影响,并对其成桥及运营各时期监测索力的差别进行判别,采用有限元软件Midas/Civil建立该下承式钢管混凝土系杆拱桥的空间有限元计算模型,根据索力监测数据结果通过迭代计算得出相应时期的拱桥状态,分析该拱桥在吊杆纠偏工况下的桥梁结构安全及其变形对列车运营安全的影响,并为后续的纠偏施工给出具体的操作建议,所得结果可用于指导该桥的吊杆纠偏施工,并可为同类桥梁的施工积累更多的可供借鉴的理论和实践经验。     

铁路沿线太阳能电池板及支架立柱的抗风性能

以西成(西安—成都)高速铁路沿线立柱式太阳能电池板支架立柱的布设为背景,通过数值计算、风洞试验及有限元分析研究其抗风性能。为避免结构共振,须获得高速列车脉动风压的振动特性,通过刚性模型测力试验获取了结构最不利风偏角,试验结果可作为调整结构布设方向的依据。铁路沿线结构抗风设计须考虑自然风荷载和列车脉动风荷载的综合作用。本文提出了一种验算铁路沿线结构抗风安全性的方法:基于数值计算得到结构受列车风荷载作用下的极限风压,以此反算结构所受极限风荷载,并利用风洞试验及有限元计算方法计算结构应力。     

有限元模拟精确分析地下连续墙槽壁加固区域的应用

主要论述苏州火车站改造工程地下连续墙槽壁加固应用有限元模拟计算,模拟分析了3种不同工况对槽壁稳定的影响程度和影响区域,精确确认了加固区域。工程实践表明,有限元模拟计算分析槽壁加固区域是准确的,特例也充分验证了分析结论。加固区域的精确确认,明显缩短了高压旋喷桩加固的有效桩长,大大节约了加固成本和工期,确保了地下连续墙安全施工,取得了较好的整体效果,为地下连续墙槽壁在复杂地质条件下加固提供很好借鉴经验。