铁路路基支挡结构桩板式挡墙的设计探讨

结合工程实例,依据工程地质条件,详细分析了桩板墙支挡结构的受力特点,外力计算方法,土压力分布形式与锚固桩计算参数选取,并介绍了内力计算、配筋设计、桩板墙布置等过程。工程实践证明,路堑边坡采用桩板式挡墙进行支护以避免堑外房屋拆迁,措施合理,效果良好。     

桩板墙在严寒地区铁路路堑边坡中的应用

介绍桩板墙的设计理论及设计方法,结合东北严寒地区某铁路路堑支挡工程,对桩板墙的位移和内力进行检算。理论和实践表明,桩板墙结构适用于严寒地区有特殊限制的铁路路堑边坡支护。     

预应力锚索桩板墙支挡结构在深路堑防护中的应用

结合铁路站场内深路堑边坡防护工程,根据工程地质条件,通过边坡稳定性分析,确定技术可行经济合理的预应力锚索桩板墙加固方案。同时,还分析了预应力锚索桩板墙支挡结构受力特征,结构计算方法,抗滑桩参数选取和设计过程,为类似工程设计提供宝贵经验。     

基于极限状态法的桩板式挡土墙设计研究

研究目的:桩板式挡土墙是常用的支挡结构,桩板式挡土墙极限状态设计的研究,是为了考察现行规范设计下,该结构的安全度并给出锚固段极限状态设计表达式。本文通过对桩板式挡土墙研究思路的总结和主要计算结果的分析,为桩板式挡土墙极限状态设计提供参考。研究结论:(1)桩板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)路肩式桩板墙可靠指标分析表明,可靠指标满足或接近公众需求;(3)桩板墙可参照现行《铁路路基支挡结构设计规范》进行设计,但高边坡路堤和路堑墙应采用较大的荷载分项系数,同时设计中应注意采取减小边坡土压力的措施;(4)提出了路肩式桩板墙锚固段计算的设计表达式及分项系数建议取值;(5)该研究结论可供路肩式桩板墙设计参考。     

预应力锚索桩板墙动力响应现场试验与数值分析

基于邵怀高速公路某标段预应力锚索桩板墙及路基的动力响应现场试验,通过改变车辆荷载和行车速度,对路基和预应力锚索桩板墙下多个测点进行测试。根据现场试验结果,并借助有限元数值模拟,分析了路基和预应力锚索桩板墙动应变随行车荷载和行车速度的变化关系。研究结果表明:路基和预应力锚索桩板墙中动应变与车辆荷载关系密切,而与行车速度关系不明显,动应变随深度增加而表现出明显衰减的规律,交通荷载对路基与挡土墙的变形受力影响深度均为2.5 m左右。因此,在实际挡墙设计时,应该慎重考虑车辆荷载这一因素对预应锚索桩板墙稳定性的影响。     

陡坡高填方段刚架桩结构优化方案研究

山区陡坡路基高填方段土压力大,多采用h形桩板墙、桩基托梁挡土墙、锚杆挡墙、预应力锚索桩等支挡结构收坡加固。上述支挡结构未充分利用内侧岩土体抗力,锚索(杆)对耐久性问题考虑不足,其长期安全性值得商榷。陡坡内侧设置锚固桩,采用横梁与外侧桩相联接形成的刚架结构,可有效提高结构刚度及水平向抗力。利用SAP结构计算程序对刚架桩应力状态进行计算分析,结果表明可改善外侧桩悬臂端受力状态;同时研究刚架桩的具体设计思路及施工工序。     

双排桩基悬臂式挡墙受力及变形特征研究分析

研究目的:悬臂式挡土墙是一种轻型支挡结构,具有外观形式好、地基承载力要求不高等特点,在工程建设中得到广泛应用,但其使用高度、使用条件等方面受限制,为充分发挥其结构的优势,本文提出一种双排桩基悬臂式挡土墙结构,大大拓展了其应用范围,有效揭示双排桩基悬臂式挡土墙的受力及变形特征,对推广应用具有重要意义。研究结论:(1)桩基内力分布规律:内桩弯矩极值位于锚固点处,外桩弯矩极值位于桩顶处,内桩与外桩剪力极值均位于锚固段附近;(2)挡墙底板内力分布规律:底板横向剪力极值位于底板与内桩、外桩、悬臂段连接处附近,横向弯矩极值处于底板横向跨中偏内桩处以及悬臂连接处;底板纵向剪力极值位于底板纵向桩基连接处,纵向弯矩极值位于底板纵向桩基连接处以及跨中处;(3)该组合结构变形特征:在列车荷载及填料荷载的共同作用下,结构最大水平位移发生在悬臂顶部,结构水平位移主要为桩基和悬臂段的挠曲变形,其中桩基挠曲变形占比相对较大;(4)该研究成果可为类似收坡加固工程提供参考。     

双排钻孔灌注桩挡土墙在黄土高边坡中的应用效益分析

以银西(银川—西安)高速铁路典型路堑高边坡支挡工程为例,对放坡、桩板式挡土墙和双排钻孔灌注桩挡土墙3种方案进行稳定性计算,对比分析其力学特征及综合效益。结果表明:挡土墙方案优于放坡方案;而深厚黄土地层条件下双排钻孔灌注桩挡土墙的应力分布、位移变形等力学特征,材料消耗、施工周期等经济指标明显优于桩板式挡土墙。     

基于离心模型试验的高强度桩复合地基桩间距效应分析

针对客运专线在软土和松软土地基处理中大规模采用高强度桩复合地基技术的应用情况,进行路堤荷载作用下不同桩间距的离心模型试验,分析桩间距的变化对高强度桩复合地基的荷载传递、破坏特点、桩土应力及垫层拉筋受力、地基沉降变形等工程特性的影响.试验数据表明:桩间距由3倍增至6倍桩径,高强度桩复合地基的沉降变形、桩土应力及比值、垫层拉筋受力等力学响应增大明显;随着桩间距的加大,高强度桩复合地基的桩顶和桩间土承受的应力均大幅提高,桩间距大于或等于5倍桩径后,桩顶垫层和桩间土先后达到极限状态,将产生显著的桩顶刺入变形和桩间土横向挤出变形,复合地基整体结构处于不稳定状态;垫层拉筋的受力沿横截面呈M形分布,峰值出现在两侧路肩附近位置的下方,与地基发生变形破坏的位置有较好的一致性.     

刚架桩板式挡土墙受力分析及应用研究

针对传统桩板式挡土墙采用人工开挖桩井,工效低、施工安全风险大,锚固段无基岩或坚硬地层时桩身截面尺寸大、锚固段长、不经济等不足,提出一种新型的刚架桩板式挡土墙,该挡土墙由双排钢筋混凝土灌注桩、桩顶冠梁刚性连接、前排桩预留连接钢筋与布设的钢筋网连成整体浇筑挡土板组成。通过对刚架桩板式挡土墙的受力分析,给出此新型支挡结构的设计思路和方法;通过3处采用刚架桩板式挡土墙的工程实例与传统桩板式挡土墙的对比分析,说明刚架桩板式挡土墙在技术和经济方面具有明显的优势。     

桩基托梁式挡土墙在黄土路堑中的应用研究

结合桩基托梁式挡土墙在黄陵—韩城—侯马铁路一典型路基工程中的实际应用,通过解析计算研究了其在黄土路堑中应用的可行性,并通过有限元分析计算探讨了解析计算的合理性及设计参数对桩基受力的影响,得到的结论主要有:土体参数与桩顶水平荷载对结构的受力影响非常敏感,而弯矩变化对结构的受力影响有限;根据传统的解析计算所设计的结构相对保守,存在较大的优化空间。     

填方边坡变截面桩板墙桩身内力及变形数值分析

以变截面桩板墙加固某山区填方边坡为工程背景,对支护结构的水平位移、竖直位移进行了现场监测。结合工程实际建立有限元模型,通过对实测位移结果和数值模拟位移结果的对比分析,验证模型的正确性,根据数值模拟结果,分析变截面桩板墙桩身内力及变形规律。研究结果表明:桩身弯矩从桩顶处先递增后递减,变截面处突变,距桩顶13 m处最大;桩身剪力从桩顶处先递增后递减,在13 m处为0,13 m以下反向先递增后递减,在10 m处剪力最大;桩身水平位移随距桩底距离增加而增加,变截面处较小,桩顶处最大。针对其受力变形特性,提出在桩顶与截面变化处设置连系梁,变截面处设置过渡段、控制土体压实度等变形控制措施,为后续工程设计提供参考。     

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。     

桩板墙支护下的高速铁路陡坡地基路堤变形演化特性

高速铁路对路基工后变形要求严格。以某陡坡地基桩板墙支护路堤为研究对象,基于针对桩体位移演化特性及路堤填土变形空间响应的900余天现场观测,构建了以限制桩前地基土横向应变为核心、检算点桩体位移为表征的桩板墙长期变形状态评价方法,讨论了相应桩体位移规范限值。研究表明:深锚固、强约束桩板墙能有效限制陡坡地基路堤侧向变形,桩顶位移仅为23 mm,其中填筑完成后占30%、1～1.5 a趋于稳定;桩体侧移引起路堤填土横向张拉变形的影响范围介于墙背和稳定区之间,竖向工后压缩变形符合中部大、上下端小的分布规律,且收敛快于横向;地面处桩板墙位移为13 mm,处于时间效应微弱的快速收敛状态,而规范有关该处10 mm的位移限值则对应无时间效应的纯弹性状态。     

锚索桩板墙在防护膨胀土地区高路堑滑坡中的应用

以渝怀铁路阿蓬江左岸膨胀土地区高路堑施工为实例,介绍了路堑边坡防护中所采取的锚索桩板墙方案,阐述了锚索桩板墙的主要施工工艺和技术措施。     

基于承台消弯作用的新型桩板墙结构

铁路工程中桩板墙结构变形控制标准严格，在土质地基条件下桩结构设计尺寸较大，成本普遍偏高。针对传统桩板墙受力变形特点，提出一种基于承台消弯作用的新型桩板墙结构，并采用矩阵传递法分析其力学性能及经济效益。结果表明：新型桩板墙结构在桩身锚固点引入承台，利用填土自重大幅度降低锚固段弯矩，可有效减小桩顶水平位移；结构尺寸相同时，与传统桩板墙结构相比，新型结构锚固段最大弯矩降低67%，桩顶水平位移减小61%，桩身所受最大土反力减小57%；土质地基条件下，新型结构最大填高由传统结构的12 m提升至16 m，承台设计长度宜为0.46～0.48倍填高；新型桩板墙结构综合工程造价仅为传统结构的50%，经济效益显著；新型结构锚固桩桩井可由人工挖孔优化为机械成孔，在提高施工效率的同时可降低安全风险。     

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。     

云南水麻高速公路路基桩板墙病害分析

针对云南水麻高速公路豆沙关立交匝道路基桩板墙的变形破坏特征,从变形过程、地质条件、力学计算等方面进行了分析。结果表明,桩板墙偏压大、桩前部土体抗力不够、锚固段过短且下部存在倾向临空的结构面(层面),并在降雨作用下降低了土体的强度和承载力,同时增加了土压力,当土压力大于桩抗滑力时,引起桩板墙的整体破坏。采用在现有桩上设锚索,挡墙外增设桩的加固方案,加固效果良好。     

预应力锚索桩在天平铁路的应用

预应力锚索桩是一种加固边坡、治理滑坡的新型结构,在维护边坡稳定性和增强支挡结构抗震性能方面具有明显优势,因此其在工程实践中得到了广泛的应用．本文以预应力锚索桩在天平铁路的工程应用为背景,介绍了预应力锚索桩的受力机理,基于变形协调条件的计算分析方法及其在膨胀性泥岩路堑边坡治理工程中的实际应用．     

超高回填明洞设计探讨

由于超高回填明洞设计缺乏理论指导及既有工程实例作为参考,对其研究具有重要的工程实际意义。通过数值模拟及理论分析对明挖法和盖挖法明洞工程结构受力进行了对比分析,结论如下:2种施工方法明洞结构受力有着本质的不同,明挖法竖向土压力为静止土压力,盖挖法竖向土压力为主动土压力;由于受力、结构的限制,明挖法修建超高回填明洞是不可行的;盖挖法超高回填明洞竖向压力大大减小,其值不受回填土高度变化影响,是修建超高回填明洞的有效方法。