重载铁路路基桩板结构计算分析研究

桩板结构具有构造简单、施工难度小等特点,近年来在高速铁路无砟轨道路基工程中得到了大量应用。但由于桩板结构受力条件复杂,国内外尚未形成系统的理论计算体系,其设计方法有待进一步研究,为此,以某重载铁路的桩板结构设计为实例,采用有限元数值分析的方法,模拟浅埋式桩板结构所受的静力恒载、列车活载,对桩板结构的变形、受力情况进行分析。可为今后类似工程设计提供参考。     

斜交超浅埋地铁段桩板结构路基的设计与施工研究

在与超浅埋上海地铁#9线斜交的沪杭客运专线某段线路施工中,存在着地铁盾构管片扰动破环与上部开挖引起地铁盾构上浮这两大技术难题,经过设计比选,提出桩板结构路基的结构型式、几何尺寸与计算方案;考虑超浅埋地铁地段施工的高风险性,提出桩板结构路基的关键施工技术,包括:全套管钻孔桩施工技术、结构施工工艺流程等。实践证明,在斜交超浅埋地铁段,采用桩板结构路基在施工与运营期间未出现安全隐患,桩板结构路基有效控制了沉降变形,达到了确保既有地铁安全运营的目的。     

非埋式路基桩板结构温度效应实用简化计算方法

非埋式路基桩板结构是高速铁路无砟轨道路基的一种新型结构,此类钢筋混凝土结构属温度敏感结构,温度作用分析是迫切需要而尚未完全得以解决的问题。基于变形协调条件,同时考虑桩-土共同作用特性和钢筋混凝土桩列所具有不同的弹塑性性质,建立桩板结构的二维等效框架结构计算模型,然后推导出温度效应的计算公式;结合遂渝线桩板结构模型,利用此理论和有限元软件对桩板结构进行计算比较分析。结果表明,理论计算结果与有限元计算结果吻合良好,验证了该方法的正确性和可行性。     

高速铁路桩板结构路基设计有关问题研究

桩板结构由钢筋混凝土桩基、路基填土与钢筋混凝土承载板组成,是融路基结构和地基处理为一体的新型路基结构形式。根据桩板结构的荷载特征和受力特性分析,对其埋置深度、承载板长度以及结构型式进行了研究,对高速铁路桩板结构路基的选型提出了建议;通过列车竖向活载的动力作用分析,对非埋式、浅埋式桩板结构中列车竖向活载的动力系数,以及桩板结构路基沉降的计算方法及差异沉降限值等进行了探讨。     

桩板结构路基沉降影响因素的有限元分析

对无碴轨道桩板结构路基的沉降进行了三维有限元分析，采用ANSYS有限元软件，基于弹塑性本构关系，用面-面接触单元来考虑桩土间的接触问题，分析了桩板结构路基沉降的影响因素及其变化规律，指明影响路基沉降的重要参数，为今后桩板结构路基的沉降计算及数值模拟提供参考。     

厦门地铁盾构区间下穿厦深高铁路基变形分析与控制技术

盾构隧道下穿既有铁路施工不可避免地会对周边岩层产生扰动,导致铁路线路的不平顺而危及行车安全。该文以厦门地铁2号线盾构下穿厦深线高速铁路路基工程为依托,通过Peck沉降公式和PLAXIS-2D、MIDAS-GTS有限元软件进行数值模拟,分析盾构施工对高速铁路路基与轨道变形影响的时空分布规律;同时在盾构下穿前设立100 m试验段,通过对深层位移孔、地表沉降点监测得到岩层变形规律和盾构合理推进参数,为盾构下穿高速铁路路基提供理论支持。下穿过程中,通过对高速铁路路基和轨面变形的自动化监测,实时调整盾构推进参数以减小引起的沉降,盾构穿越后实测路基最大沉降0.97 mm,确保了高铁运营安全。     

高速铁路桥下支架施工对桥墩和桩基的影响分析

广明高速广州段金山互通立交匝道桥多处下穿广深港铁路屏山涌特大桥,为确保施工期间高速铁路的安全运营,以B、F匝道桥下穿广深港高速铁路屏山涌特大桥为例,采用MIDAS GTS有限元分析软件分别模拟两种不同的施工方案,分析其对既有高速铁路桥墩桩基及墩顶位移的影响。计算结果表明,采用钢管桩+贝雷梁支架的施工方法对既有高速铁路桥桩基引起的附加沉降及附加力、墩顶位移基本无影响,推荐作为施工方案;采用满堂支架法施工对既有高速铁路桥桩基引起的附加沉降及附加力、墩顶位移影响较大,其中桩基的竖向力增幅特别显著。     

新建铁路邻近运营高速铁路软土路基处理技术研究

依托某新建铁路邻近运营高速铁路路基工程，对软土地区的桩板结构形式、变形计算、自动监测系统、现场低净空桩基设备进行研究；邻近运营高铁施工受接触网回流线及倾覆侵限等条件限制，必须采用低净空设备；对套管回转钻机、循环回旋钻机进行改造后可满足狭小空间的施工要求；套管回转下钻过程中，需在桩头灌注泥浆润滑；套管内取土工艺采用正循环钻机取土工效更高；为软土地区邻近运营无砟轨道高速铁路路基设计、施工提供相关经验和建议。     

重载运营铁路路基斜向注浆挤密桩布设参数研究

以朔黄铁路既有重载铁路路基斜向注浆挤密桩加固为研究对象，针对不同斜向注浆挤密桩布设参数，运用有限元模拟软件 Abaqus，对路基的加固效果进行分析研究。结果表明:铁路路基的竖向变形，随着挤密桩角度的增加先增强后减弱，随着挤密桩间距增大而减弱；铁路路基变形呈“W”形，在布设挤密桩后变形位移差值减小。     

陡坡路基椅式桩板结构关键设计参数影响性分析

针对兰渝铁路陡坡路基地段,传统支挡结构已难以满足工程要求,则可采用椅式桩板结构。基于椅式桩板结构设计的基本理论,运用ABAQUS有限元软件建立三维模型,对椅式桩板结构进行了分析,研究关键参数对结构的影响。多组的比较分析表明:主桩、副桩与桩间土协同作用效果明显,坡率的变化不影响结构的受力,结构具有较大的刚度,可有效地限制陡坡路基的侧向变形;排距及纵向桩间距对椅式桩板结构受力影响较大,合理选择排距及纵向桩间距可获得较好的抗滑支挡效果。     

上跨城市地铁高速铁路路基工程变形控制技术研究

以某高速铁路路基上跨城市地铁为背景，采用三维有限元数值计算手段，分析采用轻质混凝土与传统A，B组填料填筑路基和不同软基加固措施对下伏地铁以及高铁路基沉降的影响。通过计算分析，提出了轻质混凝土填筑路基+水泥搅拌桩软基加固技术方案，并对水泥搅拌桩设计参数给出了优化建议。     

新建路基小角度斜穿对既有高铁桥梁的影响研究

为研究新建铁路路基小角度斜穿对既有高铁桥梁的影响，以沪通铁路黄封上行联络线斜穿京沪高铁工程为实例，运用ABAQUS软件建立三维有限元数值模型，分析研究不同路基加固方案对京沪高铁桥墩和桩基础的影响。结果表明:小角度斜穿条件下，既有高铁桥墩横桥向水平变形受新建路基影响最为显著；不同加固方案对京沪高铁桥墩和桩基础的影响程度从大到小依次为天然地基、浅层加固、CFG桩加固、钻孔桩+筏板加固；CFG桩与钻孔桩+筏板加固方案可以有效将上部荷载效应传递至处理深度以下，避免引起既有桩基倾斜。     

某高速铁路路基动力响应研究

针对某高速铁路上的一处典型路基,基于车辆—轨道—路基大耦合系统,并在考虑轨道不平顺性的前提下,利用Fortran语言对列车荷载作用下高速铁路路基的动力响应进行深入的研究,同时开展了相关的参数研究,从土体深度、列车速度以及轴重等方面对高速铁路路基的动应力相应进行研究。     

桩板结构加固高铁强膨胀岩（土）路基效果分析

贵南高铁某段路基下伏基底岩层具有强膨胀性，采用非埋式桩板结构以解决膨胀岩（土）地基浸水后膨胀上拱及路堤荷载作用下的沉降问题。实测结果表明:工后432天内最大下沉值为2.96 mm，最大上升值为4.03 mm，完全满足规范要求。     

高速铁路无砟轨道路基上拱病害原因分析与处理

以某高速铁路路基上拱引发的无砟轨道轨面高程超标问题为例，从工程建设的勘察、设计、施工等角度分析研究，确定路基上拱的主要原因为填料中含有微量膨胀性物质，提出解决轨面超高问题的具体措施，同时指出建设标准与运营维护标准不匹配的现象，为建设规范的修订完善提供参考。     

某高速铁路试验段路基沉降实测及有限元分析

基于某高速铁路试验段路基沉降的实测,建立有限元模型进行模拟,得出了和实测拟合较好的计算结果。实测及有限元分析表明:路基填筑完成后预压三个月,沉降仍有一定发展趋势,不足以消除后期沉降的影响,路基在填筑后沉降发展需要很长时间才能完成。     

基于CRTSⅡ型板式无砟轨道端刺的路桥过渡段变形特性研究

目前，在国内高速铁路建设中，CRTSⅡ型板式无砟轨道应用比较广泛，而CRTSⅡ型板式无砟轨道在桥头需设置端刺系统，端刺结构较高且为刚性结构，与两侧路基的刚度差较大，如不处理，将影响该处轨道的平顺性，路桥过渡段需考虑端刺统筹设置。结合合蚌高铁的路桥过渡段设计，运用FLAC3D有限元软件模拟计算路桥间刚度变化情况，分析了不同路桥过渡段形式在载荷作用下的变形特征，并通过检测加以验证。     

列车荷载作用下路基结构动力响应分析

针对秦沈客运专线场地条件,采用有限元-无限元相结合的手段,建立列车荷载作用下路基结构动力反应的有限元数值模型,分析了列车荷载作用下,路基动力响应的分布规律,并探讨了列车速度对路基振动反应的影响规律。结果表明:路基土中竖向动应力幅值随深度增加而迅速衰减;随着列车速度的增加,路基顶面的动应力幅值呈增加趋势;列车荷载对轨道路基的影响主要体现在基床部位,因此对于高速铁路需要对其进行加强。所得结论,为铁路路基设计和加固提供了理论依据。     

Experimental and numerical investigation of the effect of rail corrugation on the behaviour of rail fastenings

This paper presents the results of a detailed investigation of the effects of rail corrugation on the dynamic behaviour of metro rail fastenings, obtained from extensive experiments conducted on site and from simulations of train–track dynamics. The results of tests conducted with a metro train operating on corrugated tracks are presented and discussed first. A three-dimensional (3D) model of the metro train and a slab track was developed using multi-body dynamics modelling and the finite element method to simulate the effect of rail corrugation on the dynamic behaviour of rail fastenings. In the model, the metro train is modelled as a multi-rigid body system, and the slab track is modelled as a discrete elastic support system consisting of two Timoshenko beams for the rails, a 3D solid finite element (FE) model for the slabs, periodic discrete viscoelastic elements for the rail fastenings that connect the rails to the slabs, and uniformly viscoelastic elements for the subgrade beneath the slabs. The proposed train–track model was used to investigate the effects of rail corrugation on the dynamic behaviour of the metro track system and fastenings. An FE model for the rail fastenings was also developed and was used to calculate the stresses in the clips, some of which rupture under the excitation of rail corrugation. The results of the field experiments and dynamics simulations provide an insight into the root causes of the fracture of the clips, and several remedies are suggested for mitigating strong vibrations and failure of metro rail fastening systems.     

软土地区高速铁路路桥过渡段管桩与桩帽加固施工研究

基于某沿海高速铁路采用管桩+桩帽加固路桥过渡段深厚软土路基，建立土-路基-桥台-桩基的三维有限元模型，对高铁路基加固后的桥台及台后过渡段路基的变形特性进行分析，并与实测值对比分析。结果表明：采用管桩和桩帽组成的新型结构对路基进行加固，可较好地控制桥台和路基的沉降，缩短沉降稳定时间，可用于无砟轨道路基软土地基加固。