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。     

侧方堆载作用下高架桥群桩基础变形分析

针对一城际铁路由于侧向堆载而使桥墩产生侧向变形的案例,利用三维有限元软件PLAXIS 3D建立堆载-土-结构相互作用有限元模型,并通过离心机试验与现场实测结果加以验证,从而分析侧向堆载作用下桩与土的沉降、变形及桩身弯矩、轴力分布规律。首先建立了桩与承台铰接、固接的2种模型,计算得出2种工况下桩的受力与变形,现场实测墩顶中心侧向位移介于二者之间。其次分别建立桩端自由与桩端固定情况的桩基模型,计算结果表明2种情况下承台倾斜方向相反。最后对该客专高架桥桩基进行抗弯承载力检算,推断该处桩已经发生剪切破坏,并给出了不同堆载高度下堆载的安全距离。     

大面积堆土荷载对既有高铁桥梁桩基承载性能影响分析

大面积堆载造成的土体沉降是影响既有高铁桥梁桩基承载性能的主要原因。以合安高速铁路某桥梁桩基周边堆载为案例,采用FLAC~(3D)有限差分数值计算方法,计算堆土高度、堆土距离、单侧和双侧土体堆载等工况下高速铁路桥墩顶位移。通过计算分析,揭示双侧堆载比单侧堆载对既有高铁桥梁桩基承载性能影响更大的规律,并提出临界堆土距离参考值。     

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。     

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。     

青藏铁路多年冻土区桥梁墩台变形特征及成因分析

根据对青藏铁路多年冻土区桥梁工程出现的主要变形进行的现场调查和监测数据分析,总结青藏铁路多年冻土区桥梁墩台变形病害现状及特点,揭示病害机理,对桥梁墩台变形机理、发展趋势和变化规律进行分析,提出通过改善地基多年冻土环境、减少地基土冻胀及增加桩基承载力等方式来控制桥梁墩台变形的整治措施,以保证青藏铁路的可持续安全运营。     

软土地区铁路桥梁墩台滑移病害整治技术研究

针对宁启铁路既有线某桥墩台位移病害,根据现场实测结果,建立力学模型进行理论分析,得出墩台滑动的主要原因是由于桩基侧向土体约束作用极低所致的结论,计算时采用自由桩长的假定,结合现场地形情况提出"纵向顶撑、横向限位"的桥梁加固原则,采用墩台之间设置水平系梁、桥台外侧设置横向限位桩、台后地基钻孔释放应力等整治措施。     

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。     

高速铁路桥梁桩基固结蠕变沉降计算方法研究

桥梁桩基工后沉降的控制是高速铁路桥梁设计和施工的关键技术之一,其中桩基的长期固结蠕变沉降计算分析又是关键环节.经过现场调研分析提出高速铁路桥梁桩基实际受荷—时间关系的函数表达式.建立多级荷载作用下的多层黏弹性地基单面排水或两面排水条件下的一维固结方程,并基于Laplace数值逆变换推导桩底压缩层在多级荷载作用下的有效应力和沉降计算公式.基于此,提出能模拟高速铁路桥梁桩基实际加载情况和考虑桩底成层土固结蠕变特性的桩基长期沉降计算方法.为提高计算效率,编写相应的群桩长期沉降计算分析程序LTPGSⅡ.京沪高铁桥梁桩基沉降计算结果和现场实测值的对比验证了计算方法及程序的正确性和可靠性.提出的计算方法能用于高速铁路桥梁桩基长期沉降预估,具有重要的理论价值和工程应用价值.     

京津城际铁路北京段CFG桩复合地基沉降特征研究

京津城际铁路是中国首条开通速度达350 km/h的高速铁路,全线采用CRTSⅡ板式无砟轨道,其工后沉降要求≤15 mm。本文通过现场监测数据分析了按现有CFG桩复合地基设计的桩土应力比和不同部位的沉降特征。结果表明,无论是基床填筑还是堆载预压期,桩顶应力大且稳定快,期间桩土应力比较小,约为5-6;无论桩间土或桩顶,堆载预压期产生的沉降量占总沉降量的70%以上,堆载40 d已完成沉降要求。     

茂县隧道挤压性变形段锚杆作用效果分析

针对茂县隧道穿越活动断裂带及其影响区所遇到的挤压性变形问题,通过对1号斜井及左洞前期施工变形统计分析,以及现场锚杆施工存在的问题,针对性地提出锚杆施工工艺的改进措施,并开展长期跟踪监测。研究结果表明:锚杆工艺改进前,1号斜井和左洞收敛均值分别为689.2 mm和624.8 mm,且1号斜井变形不收敛,左洞收敛时间达6个月;锚杆工艺改进后,左、右洞水平收敛均值分别为320.4 mm和141.2 mm,相比左洞工艺调整前分别下降77.4%和40.6%,且收敛时间缩短至约4个月;按"孔腔通畅+非收缩浆液+可简单验证和不可逆转灌注满浆"的思路综合性改进锚杆施工工艺可显著提升锚杆质量,发挥其在抑制隧道挤压性变形中应有的作用。     

无碴轨道工后沉降变形观测、评估的集成理念

研究目的:针对客运专线无碴轨道铺设的关键控制措施——工后沉降变形观测、评估,提出工后沉降变形观测、评估的集成思想,希望有助于提高建设、施工管理人员对该问题的认知,有助于客运专线的建设。研究方法:系统分析国外相关资料,结合我国客运专线建设的具体情况和已发布的相关指南,先分析独立单元的沉降变形,后集成不同单元的沉降变形,进行系统分析。研究结论:通过对路基、桥涵、隧道等单元之间的变形差异性影响分析和系统评估,明确各单元间沉降变形对铺设无碴轨道的影响,消除彼此间的变形差异影响;明确无碴轨道的铺设时间,切实保证无碴轨道的生命周期。     

基坑分段开挖下部盾构隧道纵向变形规律研究

为研究基坑分段开挖时下部盾构隧道的纵向变形规律,以某分段开挖基坑小角度斜跨盾构隧道工程为例,采用对比法和归纳法,通过数值模拟分析,得出基坑分段开挖时下部盾构隧道纵向变形规律。研究表明:(1)基坑分段越越短,其下部盾构隧道最大隆起位移值越小,隧道隆起范围越小;(2)开挖分段个数与隧道隆起位移峰值个数相同,分段越均匀,峰值大小越接近;(3)应优先开挖叠交核心区中段基坑,而非两侧基坑;(4)隧道纵向各相邻部位对彼此变形的单向调整比率约为5.71%。可通过调整分段开挖顺序对隧道最大隆起位移的出现位置进行调整。     

滨江软土地层逆作法深基坑变形及控制研究

以某滨江软土地层逆作法深基坑为依托,利用有限差分软件对该基坑进行了数值仿真,结合监测数据对不同开挖深度下地连墙、内支撑轴力及基坑外土体沉降的变化规律进行了较为系统的研究。逆作法基坑地连墙的水平变形随开挖深度近似呈"弧形"分布,水平位移最大值出现的位置在基坑开挖面底部,与顺作基坑的变形规律区别较大;基坑开挖影响范围较大,距离基坑开挖深度2倍的地表也能受到基坑开挖的影响,地表监测点的沉降趋势及沉降曲线形态类似;该模拟方法及变形监测所得规律可以为类似基坑工程提供科学指导和理论依据。     

隧道围岩变形的时空特性研究

隧道围岩变形时空特性是支护结构动态设计的基础依据,针对速度350 km/h高速铁路客运专线双线隧道,采用数值模拟方法研究隧道围岩变形的空间分布特点和演化规律,提出反映围岩变形时空效应的拱顶纵向变形曲线拟合公式。在自重应力场下,隧道拱底位移值最大,施工中应尽早施作仰拱结构;道床底面以上拱顶位置位移最大,与坍塌、冒顶事故密切相关,应作为工程现场监测的重点。掌子面对前方未开挖围岩约束效应显著,围岩变形空间分布较为均匀,非圆效应对掌子面后方围岩变形影响显著,各阶段围岩变形随时间的演化规律具有明显的自相似特征。通过拟合分析提出高速铁路隧道拱顶纵向变形曲线的计算公式,基于任意3种新工况与Vlachopoulos公式进行对比分析,证明了新提出的计算公式应用效果良好。     

非均匀收敛随机介质模型对浅埋隧道施工引起地表沉降预测研究

针对软弱土层中的浅埋大跨隧道在施工过程中出现的初支变形、断面底部隆起等现象,通过对原有的断面收敛模式进行修正,提出考虑初支变形与断面底部收敛的统一收敛模式,并以单洞及双洞椭圆隧道为例,推导出该种收敛模式下隧道施工中产生地表沉降的随机介质法预测公式,应用遗传-蚁群混合算法(GA-ACA)解决该预测模型的参数反演计算问题。为验证该模型对浅埋隧道地表变形预测的准确性,以乌鲁木齐地铁1号线三—新区间某典型断面为例,分别使用均匀收敛、底部为0、底部非0以及统一收敛模式等4种收敛模式进行参数反演,并将反演结果与现场监测结果做对比,研究结果表明:统一收敛模式与隧道断面实际变形规律更加吻合,其预测精度要比不考虑初支变形与断面底部收敛时的预测精度更高,即对浅埋、超浅埋隧道而言,初支变形以及底部隆起等现象对地表变形预测结果产生的影响不可忽略。     

大直径土压平衡盾构施工诱发地层变形规律研究

以北京地铁14号线高家园站-京顺站区间大直径盾构隧道工程为背景,基于北京轨道交通工程施工安全风险监控系统开展地层变形监测试验,研究在大直径土压平衡盾构施工诱发的地层横向和纵向变形规律。研究结果表明:大直径盾构施工诱发地层变形规律总体符合Peck沉降曲线,但由于地层差异和施工控制等原因,沉降槽两侧并不完全对称,横向影响范围约为隧道两侧20 m,纵向影响范围约为盾体前后60 m,变形值在0~-25 mm之间;盾构通过和盾尾脱离管片时地层变形较大,两者之和通常大于总沉降的60%;同步注浆控制地层变形效果显著,但有一定时间的延滞,必须根据风险要求控制好浆液的凝结时间。     

基于固有应变的机车顶盖焊接变形的预测

根据焊接材料固有应变的变化规律,通过简化焊接结构,用弹性板单元有限元法,对复杂铝合金机车车顶盖的部分结构的焊接变形进行了预测。研究表明,该方法对复杂焊接结构的焊后变形预测是可以实现的。     

浅埋大断面湿陷性黄土隧道地表变形规律分析

结合郑西铁路客运专线潼洛川、高桥、凤凰岭3座大断面湿陷性黄土隧道的施工,分析并总结出地表沉降开裂、拱顶下沉、水平收敛与开挖工序、雨水的关系和变形规律,由此提出大断面湿陷性黄土隧道施工变形控制的措施,并提出控制变形需进一步研究探讨的设计与施工建议。