桩基挡墙在高速铁路陡坡路基中的应用

重力式挡土墙和桩板式挡土墙是两种常见的铁路路基支挡结构形式。对于陡坡路基路堤侧支挡工程,当重力式挡墙的墙高、墙趾埋深或基底应力等受控制时,常采用桩板墙进行路堤支挡。但当桩板墙悬臂端过长,桩顶水平位移难以控制或不经济时,可将两者有机结合起来,形成桩基托梁重力式挡墙,可较为经济地实现路堤支挡的目的。结合某在建高速铁路工程案例,详细阐述陡坡路基桩基挡墙的设计及施工要点。     

封闭式路堑U形槽在某铁路工程中的应用

封闭式路堑是一种由边墙和底板组成的结构,能将地下水封闭在墙后及底板之下[1]。铁路建设中,地下水位较高时的路基通常采用封闭式路堑U形槽结构。根据某工程实例对封闭式路堑U形槽结构进行设计分析。     

U型结构在铁路路堤地段的应用研究

结合某铁路工程,对路堤地段U型结构的断面形式进行了描述,重点阐述U型结构设计中的计算模型、土压力计算与结构内力分析,提出了边墙与底板的内力变化规律。U型结构在路堤地段具有良好的收坡效果;U型结构设计可按单筋受弯构件计算,边墙控制截面位于边墙截面变化处与边墙悬臂段根部;底板控制截面位于跨中截面与底板固结段根部处。最后对一工程实例进行计算分析,对今后类似工程设计具有借鉴意义。     

复合路基结构型式的研究

研究目的：研究采用复合结构型式更适合解决浅挖低填段落的一些问题。研究方法：参照现行规范的条文要求，通过与传统设计方法进行对比，对铁路路基设计中常见的浅挖低填路基段落提出一种新的结构型式。研究结论：采用复合结构型式处理浅挖低填段落能够更为容易地满足现行规范对路基基床部位设计的严格要求，能够较好地处理填料设计、密实度控制以及排水问题，并且更有利于过渡段落强度、变形过渡目的的实现，符合目前把路基作为土工结构物来设计的设计理念，值得进一步推广使用。     

现代有轨电车轨道路基联合优化分析

为得到有轨电车典型轨道路基最优设计参数组合,采用大型有限元分析软件ANSYS建立轨道路基空间耦合模型,运用正交试验方法研究扣件刚度、轨道板厚度、支承层厚度、基床总厚度、基床压实指标K_(30)这5种因素对轨道路基的受力和变形分布规律的影响。根据极差分析方法,确定影响轨道路基设计方案技术性指标和经济性指标的因素重要性次序,同时以基床总厚度为指标对比分析轨道路基联合设计方法与传统路基设计方法之间的区别。结果表明:采用轨道路基联合设计方法得到的轨道路基方案较传统单独设计方法获得的方案更加经济合理;综合考虑轨道路基设计的技术性指标和经济性指标,确定最佳轨道路基设计方案为扣件刚度40 k N/mm、轨道板厚度0.2 m、支承层厚度0.4 m、基床总厚度0.8 m、基床压实指标K_(30)(110 MPa/m)。     

卸荷板－托盘路肩挡土墙

卸荷板－托盘路肩挡土墙铁道部第二勘测设计院地路处李安洪托盘路肩挡土墙是６０年代从成昆线发展起来的，主要参照桥梁道碴托盘而设计的，是在浆砌片石挡墙顶部设置钢筋混凝土托盘式道碴槽。在陡坡地区采用该挡土结构，可降低墙的高度，从而节省污工。同普通衡重式路肩墙...     

高速铁路重力式路肩挡墙抗倾覆稳定性对路基面动变形影响

路肩挡墙支护能力对路基面动变形有重要影响。构建高速铁路无砟轨道-路肩挡墙路基的空间结构有限差分模型,针对以倾覆破坏为主导模式的岩质地基重力式挡墙,基于正交试验方案,分析路堤高度、墙胸坡度、墙背倾斜、墙土摩擦、墙体位置、抗倾覆稳定系数共6个因素对路基承受列车荷载的动变形影响效应。通过引入反映路肩挡土墙约束路基能力的动变形指数R_ω,建立路基面动变形与显著影响因素之间的关系式。研究表明：列车荷载下路基面动变形以压缩变形为主,跟随变形与墙顶水平动位移近似呈线性正相关;挡墙抗倾覆稳定系数K₀和墙背倾斜tanα是影响路基面动变形的2个显著因素,R_ω与K₀和tanα之间服从二元三次曲面关系;以路肩挡墙路基面动变形ω不大于标准断面路堤相应值δ,即R_ω=δ/ω≥1.0为控制条件,墙背由俯斜渐变为仰斜,路肩挡墙抗倾覆稳定系数限值[K₀]非线性增大。研究成果对优化高速铁路路肩挡墙设计具有参考价值。     

铁路客运专线无碴轨道路基面宽度及形状探讨

铁路客运专线路基面宽度及形状主要受设计速度目标值、线间距、路肩宽度、轨道结构型式、电缆槽布置型式及位置、接触网立柱内侧距轨道中心距离等因素的影响，它们之间又相互联系，共同决定路基面宽度。本文以遂渝线无碴轨道综合试验段为例，通过几个影响因素的分析，列出不同设计速度目标值条件下不同路基面宽度方案的组合，对我国将来在客运专线无碴轨道路基面宽度及形状方面建立自己的标准体系寄予希望。     

高速列车车体的灵敏度分析及轻量化设计

针对某高速列车铝合金车体,在静强度及模态特性的有限元分析基础上,分析车体关键部位应力及位移指标对车顶、上边梁、侧墙和底板等主要型材结构的厚度变化的灵敏度,并对灵敏度结果进行分析。基于灵敏度分析结果,确定以车顶、上边梁以及侧墙厚度为设计变量的车体轻量化模型,并进行优化设计。优化后的车体结构减重6.64%,且车体强度、刚度以及模态频率等指标均满足设计要求,达到良好的轻量化效果。     

双排桩基悬臂式 挡土墙结构计算方法研究

基于双排桩基悬臂式挡土墙结构与传统支挡结构存在较大的差异性,通过探讨双排桩基悬臂式挡土墙结构的承载机理,提出该结构的简化分析模型以及结构内力与变形的解析计算方法,并通过典型工程的有限元建模计算,验证该计算方法的可行性。研究结果表明:双排桩基悬臂式挡土墙结构可分解为悬臂段、底板与桩基,依次采用悬臂梁模型、简支梁模型与弹性地基梁模型进行设计计算;悬臂段承受填筑体水平土压力荷载;底板承受悬臂段传递的重力、水平力与弯矩,以及上部填筑体的竖向均布土压力荷载;桩基承受荷段受水平土压力,锚固段承受由变形引起的弹性抗力;悬臂段底部、底板纵向跨中断面、底板与桩基连接处以及桩基顶部与锚固点附近为应力集中断面,设计时应注意截面安全检算;理论计算结果略大于数值计算结果,验证了该计算方法的合理性,为结构优化设计提供了思路。     

城市轨道交通连续U梁截面受力分析与优化设计

轨道交通高架线是城市快速轨道交通线路的首选形式。U形断面的桥梁结构外形美观、结构经济、施工方便,是近年来快速发展的一种新结构形式。以青岛地铁人民路节点桥连续U梁设计为依托,对现有连续U梁截面进行优化。利用BSAS程序,通过建立平面杆系模型对2种不同截面的连续U梁进行计算对比,得出2种截面下全桥的变形和受力。在Midas中建立有限元实体模型,对优化截面连续U梁计算结果进行复核对比,发现通过优化连续U梁中支点截面特性,变相增加腹板高度,可以有效改善全桥纵向正应力及竖向变形,使全桥结构受力更科学合理,同时大大减少了预应力钢束数量,节约了成本。     

合武铁路中空式路肩挡土墙设计探讨

研究目的:随着城际铁路、高速客运专线的建设,既有枢纽引入客运专线工程对城市用地及居民的生活影响较大,不仅拆迁费用成倍增加,而且拆迁难度大、时间长,严重影响工程建设.合(肥)武(汉)铁路引入武汉枢纽地段并行增建工程中,增建一侧为高层建筑群,扩建征地困难.为此,设计采用C35钢筋混凝土框架直立中空式刚性路肩挡土墙.研究结论:该结构集挡土墙、涵洞、桥梁结构设计于一身,刚性框架结构与人行道悬臂板组成的墙顶面满足了站后专业附属设施的布设,既体现了路基设计工程措施的创新、合理性,又确保了既有线行车和既有建筑物安全.经运营后充分体现该结构占地小,基础底面较宽,自身稳定性强,水平抗力大,抗滑、抗倾效果好,更起到路基边坡支挡与收坡的双重作用,在今后同类型铁路路基工程的设计与施工中具有重要的借鉴、参考作用.     

轨道交通复合截面连续 U 梁桥 设计与施工

上海市轨道交通 17 号线在国内首次采用预应力混凝土 U 型+箱型复合截面连续梁桥,设计中针对常规 U 型截面梁适用跨径有限,难以用于大跨连续梁桥的难题,提出箱型截面与 U 型截面上下组合形成的复合截面, 通过有限元方法分析研究截面的力学特性,明确其设计方法及控制指标,并应用于主跨跨径 70 m 的连续 U 梁桥。 采用预制节段悬臂拼装,施工周期短,对周边环境影响小,施工质量优良,经济效益显著。施工期间的应力跟踪 监测以及成桥后的静载试验结果表明：连续 U 梁桥的设计合理、施工可靠、结构安全。     

部分预制装配式钢筋混凝土挡土墙在城市轨道交通工程中的应用技术

本从北京城市铁路工程路基支挡结构方案的确定、设计计算、结构型式优化以及施工要点等方面对首次应用于城市轨道交通工程的部分预制装配式钢筋混凝土挡土墙作了介绍和总结。本认为部分预制装配式钢筋混凝土挡土墙应用于城市轨道交通工程具有独特的优势。     

困难条件下与既有结构物衔接的地铁桩板结构路基设计

桩板结构是一种新型的轨下基础结构型式,在高速铁路设计中已有使用,但复杂困难条件下地铁路基的桩板结构设计目前国内外均没有相应参考。对成都地铁2号线二期东延线的起始区间路基设计进行了方案比选、参数确定、模型建立、数值分析、配筋检算,最终解决了困难条件下与既有结构物衔接的地铁桩板结构路基设计问题,为类似工程提供了有益参考。     

路堤式U型结构有限元分析

研究目的:由于城际轨道交通、客运专线等高速铁路穿越经济发达地区,铁路用地紧张,轨道对路基工后沉降的要求较高。路堤式U型结构既能节省用地,同时又能提高路堤的稳定性,降低路基的工后沉降,为地质条件较差的平原区修建城际轨道交通、客运专线等高速铁路路基提供借鉴。研究结论:通过对路堤式U型结构的受力和变行规律分析,得出了底板和边墙的应力应变随结构高度和厚度的变化规律。底板和边墙的X轴方向弯矩是控制弯矩,底板弯矩的最大值在边墙处,边墙弯矩的最大值在底部。路堤式U型结构的整体稳定性较高,变形较小,能够有效控制路基变形。     

桩基悬臂式挡墙在路基帮宽工程中的应用

研究目的:桩基悬臂式挡土墙充分利用了悬臂式挡土墙的构造简单、施工方便、自身重量轻的优点以及桩基础能够向深部地层传力的特点,能够较好地解决悬臂式挡土墙依靠增大基础底板尺寸来提高抗倾覆、抗滑移能力的问题,也消除了地基工后不均匀沉降对挡土墙变形稳定性的影响,但其计算方法目前尚未形成统一认识。本文参考铁路和港工等行业有关支挡及基础规范规定,深入探讨桩基悬臂挡土墙的基桩内力和变位分析方法、底板受力及内力分析方法、底板抗冲切计算方法等关键问题。研究结论:(1)基桩的内力计算和变位分析以结构单元为单位进行计算,把底板、基桩视为一个整体,在上部荷载和地基土的弹性抗力的作用下,底板、基桩、地基土协调变形,这种计算方法更能反映基桩的受力和变形情况;(2)基桩垂直挡土墙方向的间距对抵抗侧向变形影响尤为明显,因此墙趾、墙踵部位的桩至底板边缘的距离宜以满足最小构造要求为控制布桩条件;(3)底板受力分析采用替代框架法,极大的简化了计算,此计算结果是可靠的;(4)桩基悬臂式挡土墙能够避免挡墙基坑开挖、地基加固对既有路基稳定的不利影响,可大大降低施工对行车的干扰,综合经济技术效益高;(5)本研究成果可在地基承载力低、墙后施工空间受限条件下的支挡结构设计中推广使用。     

无砟轨道跨涵洞桩板结构路基及过渡段设计

结合遂渝线无砟轨道路基综合试验段,以桩板结构路基段为研究对象,根据无砟轨道桩板结构路基段所经不同地形,在分析其结构特点和使用要求基础之上,研究了桩板结构路基、跨涵桩板结构路基及桩板结构路基过渡段的设计方法及理论,最终通过桩板结构路基强度、稳定与变形检测,进一步评价无砟轨道桩板结构路基的适用性。结果表明,桩板结构路基承载板长度以20～50m为宜,板与板之间设置宽度为2cm伸缩缝,设伸缩缝处的板与桩通过设置承台进行连接;对跨涵桩板结构特殊路段采用不等跨纵向桩间距方法(一般桩板结构路基纵向间距采用5.0～7.5m,跨涵工点采用10.0m)均满足铺设无砟轨道横向及竖向位移的设计要求;桩板结构路基过渡段采用搭板连接,进一步提高了桩板结构路基的抗裂性能。     

基于极限状态法的悬臂式挡土墙设计研究

研究目的:悬臂式挡土墙是国内外常用的支挡结构,悬臂式挡土墙极限状态设计的研究,是为了考察现行规范设计该墙型的安全度并给出外部稳定性检算的极限状态设计表达式。本文通过对悬臂式挡土墙研究思路的总结和主要计算结果的分析,为该类支挡结构的极限状态设计方法研究提供思路,为规范的修编提供依据,为土压力的进一步研究提供参考。研究结论:(1)悬臂式挡土墙极限状态设计研究步骤:建立极限状态方程→计算可靠指标并确定目标可靠指标→计算分项系数及建立设计表达式;(2)悬臂式挡土墙抗滑、抗倾覆和基底应力及构件强度等可靠指标分析表明,悬臂式挡土墙整体抗滑和构件裂缝控制设计;(3)悬臂式挡土墙抗动验算可采用本文推荐的设计表达式进行设计;(4)对于悬臂式挡土墙悬臂板的结构设计,分项系数应根据土压力计算进行调整;(5)该研究结论可供悬臂式挡土墙设计参考。     

CRTSⅢ型板式无砟轨道结构缝对路基应力分布特征影响

无砟轨道结构缝位置的路基面动应力存在集中效应，是产生底座/支承层-路基离缝，进而引发路基翻浆的重要因素。针对CRTSⅢ型板式无砟轨道结构特点及层间接触条件，建立设有混凝土结构缝的轨道-路基空间有限元模型，分析转向架双轴荷载作用于无砟轨道结构连续、轨道板缝、底座缝三种位置下路基面列车荷载分布特征，结合现场实测数据，提出考虑结构缝影响的路基面简化荷载模式。研究表明：路基面列车荷载纵向分布范围与混凝土层间接触条件相关，随摩擦系数增加呈非线性增大趋势，实测摩擦系数对应的纵向计算长度与测试值吻合；结构缝对路基面列车荷载沿纵向分布形态有显著影响，转向架双轴荷载作用于底座结构缝正上方为最不利位置，路基面应力分布模式由连续结构位置的梯形转化为应力较为集中的三角形；底座缝断面的基床应力大于结构连续位置，应力增幅由路基面的33%随深度逐渐衰减至基床底面的8%。