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。     

浅述桩承台的计算与设计

根据桩基承台的设计与计算，兼顾理论分析、计算方法和实际，提出在计算承台内力即桩顶反力时，应合理选用计算方法及适用条件。     

刚性承台下柔性群桩与地基相互作用的线性分析

对桩侧土及桩端土均采用线性荷载传递函数，同时考虑桩周土所分担的荷载对桩基荷载传递规律的影响，利用力学理论及微分方程的近似解法－－子域法，出了刚性承台下柔性群桩与地基相互作用的近似解析算式，在刚性承台下，中桩最大侧摩阻力出现在桩端，边中桩、角桩最大侧摩阻力出现在桩顶附近，角桩桩顶反力最大，边中桩次之，中桩最小，为了验证本文方法的可行性，将模型试验结果与本文计算结果进行了比较，对比表明：本文方法有较好的精度。     

承台-桩-土作用下铁路桥梁桩基础地震反应

研究目的:低桩承台桩基础是铁路桥梁广泛采用的基础形式,考虑承台-桩-土相互作用效应,对其进行精细化地震反应分析意义重大。以32 m铁路简支梁桥为研究对象,建立考虑承台-桩-土相互作用效应的单墩抗震计算模型,采用反应谱法研究承台侧向土埋深及桩侧土m值取值对桥梁动力特性及桩基础地震反应的影响规律。研究结论:(1)承台侧向土埋深对桩顶位移及桩顶剪力影响显著,增加埋深,能有效降低桩顶剪切破坏震害的发生;(2)承台侧向土埋深对桩身弯矩的大小及分布规律影响显著,随着埋深减小,横向激励下桩身弯矩最值可能同时出现在两个部位,而纵向激励下桩身弯矩最值仅出现在某一个部位;(3)同一种土层,m值取值不同,对桩顶位移及桩顶弯矩影响显著;(4)本研究成果可应用于铁路桥梁桩基础的抗震设计。     

武汉站联合桩基设计研究

研究目的:针对武汉站联合桩基一般承台面积较大、柱底反力复杂、偏心效应显著,且大多承受八字斜柱反力,水平推力很大,本文分别按刚性桩基承台和柔性桩基承台两种模式进行受力分析。研究结论:刚性计算主要是确定反力合理形心,按反力合理形心与桩基形心重合进行布桩,并检算各荷载组合下桩基受力情况;当反力合理形心无法与桩基形心重合时,按偏心荷载计算桩基受力。柔性计算可以充分考虑承台刚度、土层约束、扭矩荷载等因素,采用有限元计算得到桩的竖向、水平受力情况和桩身弯矩、支座位移等,可与刚性计算结果对比校核,并对进一步计算桩身裂缝、上部框架结构等提供数据。     

竖向荷载作用下复杂群桩的变形及荷载分布

以厦深(厦门—深圳)客运专线韩江特大桥潮安县段桩基选型工程为研究背景,通过有限元软件ABAQUS进行数值仿真模拟,分析低承台超长桩在非均质土条件下承受竖向荷载时竖直桩基的荷载-沉降(Q-S)曲线、基桩荷载分担、桩体侧向受荷、承台偏移、基桩竖向变形等工作性状。结果表明:超长群桩的Q-S曲线呈缓变特征,未出现显著的转折点和陡降;在承台顶逐级施加荷载作用下在同一深度范围内桩身轴力中桩、边桩、角桩依次增大;角桩和边桩的竖向变形相似,中桩差别较大;桩身的压缩变形随桩体深度依次递减;中桩侧摩阻力与周围基桩相比较小,变化更加缓慢。     

8度地震区矮墩大跨连续刚构桥受力分析与设计优化

以介休市一座大跨度连续刚构桥转体跨越铁路施工为研究对象,对该桥结构设计从基础尺寸、桥墩尺寸、梁部结构形式、施加顶力等方面进行了优化。优化后的矮墩连续刚构桥在8度地震下的受力更为合理,同时减轻了结构质量,降低了转体施工风险。     

基坑开挖对临近城际铁路车站承台桩的影响评估分析

针对临近高铁基坑开挖施工对高铁车站承台桩的变形影响,以珠海某临近既有运营城际铁路的基坑工程为背景,采用弹塑性有限元法,建立数值模型,模拟基坑开挖过程中对临近车站承台桩的影响。分析了基坑开挖过程中基坑边超载、土层弹模等因素对车站桥承台桩的变形影响。研究结果表明:基坑边地表超载的施加有利于约束车站承台桩的侧向位移、土体弹模对车站桥承台桩的水平位移影响较大。     

动力设置于边墩的墩顶转体法在京雄城际铁路中的应用

在京雄城际铁路固安特大桥的连续梁施工中,应用了一种全新的转体施工方法,即动力设置于边墩的墩顶转体法。在该方法中,转体系统由3个部分组成：82 000 kN的转体球铰为支承系统;边跨支柱和滑道为平衡系统;牵引索、千斤顶和千斤顶反力座为牵引系统。这种创新性的设计,可减轻转体质量、减小转体牵引力、增强转体过程的稳定性、降低施工难度、大幅降低施工安全风险。动力设置于边墩的墩顶转体法在京雄城际铁路中的成功应用,为连续梁转体施工提供了全新的设计思路、拓宽了应用领域,丰富了我国转体桥梁的设计和建造技术,取得了较好的经济和社会效益,具有广阔的应用前景。     

高速铁路采空区群桩受力机理数值模拟

对高速铁路采空区桥梁群桩基础的受力机理研究,目前还非常少见。以合肥至福州高速铁路官山底特大桥采空区群桩基础为原型,通过数值模拟获得群桩受力规律。研究表明:随着荷载增大,桩上部轴力变化明显,桩身轴力沿深度逐渐减小,在采空巷道内桩身轴力不变,所有桩均为端承摩擦桩;桩侧摩阻力沿桩身先增大后减小,整个桩的侧摩阻力分布重心下移,穿过采空区的桩侧摩阻力分布重心比未穿越采空区的桩下移深度略深;承台下中部的桩间土应力要大于承台边角位置的桩间土应力,随着荷载增大,桩间土应力增长速率小于桩顶应力,桩身开始承担更多荷载。     

长短桩复合地基应力与沉降分析

利用三维有限元对长短桩复合地基进行对比分析,给出全长桩、全短桩、长短桩、无垫层、天然地基5种方案下的桩身应力与土体附加应力分布,并探讨垫层模量和厚度对承台沉降的影响和对应力的调节作用。研究结果表明:复合地基能有效减少天然地基沉降和改善浅层土的应力状态,复合地基中桩身应力与土体附加应力按刚度分配,桩侧土应力与桩身应力表现出互补的特性。而垫层使桩与桩、桩与土之间应力分配趋于合理,垫层模量对承台沉降影响显著;随着垫层模量增加,长桩桩顶应力增加,短桩桩顶应力和桩身应力及土体表面应力降低;随着垫层厚度的增加,变化趋势则相反。     

鲁南高速铁路跨线桥顶推与转体结合施工技术

鲁南高速铁路高上1号特大桥上跨京沪高速铁路施工难度较大，本文提出了一种支撑体系平移顶推与转体相结合的跨线桥施工方法。首先施工转体结构；然后进行顶推施工，在距离高速铁路30 m以外的工位搭设支撑体系，再顶推支撑体系至主墩区域进行梁体混凝土浇筑；最后进行转体施工，使主梁就位、全桥贯通。顶推和转体结合施工确保了桥梁顺利跨越京沪高速铁路，显著减轻了对既有线行车的干扰，降低了安全风险，缩短了工期。     

永临结合的墩顶转体法在铁路连续梁桥施工中的应用研究

与常规的墩底转体法相比,墩顶转体法减轻转体质量,降低球铰制造、运输及安装的难度和转体重心高度,减小承台尺寸,缩短基坑敞口时间,提高跨线施工的安全性,是铁路连续梁桥转体施工新的发展方向;结合转体系统布置于墩顶的特点,对支撑体系进行优化,并采用钢管混凝土转台,减少转体机构尺寸,同时增加施工操作空间;在转台设计中引入夹层钢板,通过抽取夹层钢板,将转体球铰转换为防落梁挡块,实现转体施工结构设计的永临结合;提出桥梁墩顶转体、永久支座安装、结构体系转换等全套的施工工艺,可供后续工程参考。永临结合的墩顶转体法施工铁路连续梁,丰富了我国转体桥梁的设计和建造技术,取得了较好的经济效益和社会效应,应用前景广阔。     

济南轨道交通1号线和2号线下穿高铁工程对邻近桥梁变形和振动的影响

为探究盾构施工过程中高铁桥墩的变形特征,以济南轨道交通1号线和2号线4条隧道下穿京沪高铁同一跨桥梁工程为例,开展了现场墩顶位移监测试验,并对2号线地铁隧道盾构掘进施工过程中邻近高铁墩顶的位移数据进行了分析。通过有限元法研究了隔离桩、隧道位置和地铁列车运行等不同工况下,下穿邻近高铁桥梁承台的竖向振动位移、振动加速度及其最大值的分布规律。研究结果表明：隔离桩的施工满足相关规范对盾构隧道施工期高铁桥墩位移的要求;1号线和2号线左线列车运行引起的高铁承台竖向振动位移均较大,建议对其采取轨道减振措施;隧道距离隔离桩顶部或底部越近,隧道引起的高铁承台振动位移越大。     

高桩承台桩基病害整治及相关的力学检算

1病害概况及其成因分析合九线皖水河特大桥全长1959．05m,其39#、40#桥墩位于主河道内,基础为桩基,桩别为摩擦桩。合九铁路公司在组织铁路桥梁专业技术人员进行设备检查时,发现其承台底部砼松散剥落,底面凹凸不平。承台底部、桩顶(承台底以下0．5m范围内)主筋外露,桩径变小,个别桩顶与承台之间甚至出现缝     

路肩(堤)式预应力锚索桩板墙柔性支挡结构的土压力分布新探索

研究目的:本文研究路肩(堤)式预应力锚索桩板墙柔性支挡结构的土压力分布规律。研究方法:采用现场测试与理论分析的方法进行研究。研究结果:通过研究,获得了预应力锚索桩板墙柔性支挡结构的土压力分布规律。研究结论:对于路肩(堤)预应力锚索桩板墙,由于锚索预应力的作用,使得土压力的分布与大小变得更为复杂,作用于桩、板上的土压力可分解为两部分:一是不考虑锚索预应力时的总土压力为条带极限平衡理论总土压力和主动库仑总土压力;二是锚索作用而增大的土压力;该类结构设计时,作用于桩、板上的土压力大小属同样一个数量级,可不考虑“土拱效应”对减小土压力的影响;该类结构桩身弯矩计算时也必须考虑锚索预应力对土压力大小与分布的影响;墙顶车辆有限矩形分布荷载作用时的土压力可按弹性理论求解。     

铁路桥梁大直径预应力管桩单桩试验

为验证大直径预应力管桩设计参数和施工工艺的可靠性,以京雄城际铁路固霸特大桥为工程背景进行了试桩试验。对于所选取的试桩,经低应变反射波法和高应变法检测桩身结构完整性,判定为Ⅰ类桩。通过单桩竖向抗压及水平承载力试验得到了单桩抗压荷载-沉降曲线及抗压极限承载力、单桩水平荷载-位移曲线及水平极限承载力,推定了地基土抗力系数的比例系数;并通过桩头与承台的连接可靠性试验得到了桩头与承台连接的破坏荷载。     

邻近堆载作用下群桩变形特性的室内模型试验研究

为研究邻近堆载对高速铁路桥梁群桩产生的影响,根据相似比理论设计了室内模型试验,采用慢速维持荷载法确定模型桩竖向极限承载力,施加桩顶竖向荷载使其处于正常工作状态,研究堆载等级、堆载大小、堆载形式对桩身变形的影响.结果表明:堆载作用下前排桩附加弯矩最大,边桩附加弯矩大于中间桩附加弯矩;前排桩1/10桩长处出现最大附加正弯矩...     

高速铁路桥梁桩侧摩阻力与桩端阻力分析

针对京沪高铁天津特大桥张家窝试验段DK124工点D19#桥墩,经现场测试,分析桩身钢筋应力变化;并通过弹性力学公式计算获得桩身轴力、桩侧摩阻力及桩端阻力,研究其分布与变化规律。结果表明:①桩身轴力随荷载的递增而逐渐增大并最终趋于稳定,桩顶附近桩身轴力波动范围较大,桩顶5 m范围内存在"负"摩擦现象;②恒载作用下桩端反力为桩顶压力的30%,这与桩端持力层为工程性质较好的粉砂层有关;③在桩顶最大恒载作用下,各土层摩阻力的发挥程度仅为相关规范给定极限值的15%～20%,桩端阻力为相关规范给定极限值的40%,符合设计要求。     

基于正交试验设计的群桩承台参数分析

为揭示大型群桩承台的传力模式及主要影响参数,建立群桩承台的有限元模型,通过分析最大压应力的传递路径,揭示群桩承台在柱下一定区域范围内存在空间桁架传力结构。借鉴统计学的正交试验设计方法,建立L25(56)正交试验表,分析混凝土强度、承台厚度、配筋率、桩间距、桩径等因素对承台承载力、桩顶内力以及承台沉降量的影响,量化各因素的影响大小。分析表明:群桩承台均存在空间桁架区域和非桁架构造区域,对于单柱结构,桁架区域成近似圆形。钢筋配筋率和承台厚度对承台承载力有显著影响;对于中心桩桩顶内力,承台厚度对中心桩桩顶内力有高度显著影响;对于承台沉降量指标,桩径、厚度及配筋率3个因素为高度显著影响因素。文章研究成果对群桩承台的设计具有一定的参考价值。