封闭式路堑U形槽结构的设计和计算

结合某公铁立交工程的封闭式路堑U形槽结构的特点和地质、水文条件,探讨了基于弹性地基梁的底板支反力的计算原理和方法,分析了封闭式路堑U形槽结构边墙和底板的受力特点,研究了其内力分布规律和配筋计算,为该结构推广应用提供技术参考。     

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。     

天津某封闭式路堑U型槽结构的设计与计算

研究目的:根据本公铁立交工程中道路以下钻方式通过地下水路堑的特点,对封闭式路堑U型槽结构的设计与计算进行研究,以解决地下水渗流和渗透问题。研究方法:针对本工程的地质、水文条件,结合国内研究成果及多项成功的工程实例,对封闭式路堑U型槽结构形式的选型、边墙及底板的受力进行了分析和计算。研究结果:通过对封闭式路堑U型槽结构的有关理论、工艺问题的探讨,探索出一套成功的设计计算方法,为进一步推广这一结构提供了设计实例参考和实践经验。研究结论:封闭式路堑U型槽结构是一种较新的结构形式,一般适用于地下水位较高或地下水渗透系数较大的含水地层及某些特殊原因不允许降低地下水的路堑。     

高速铁路悬臂U形路基结构型式优化分析

为解决高速铁路悬臂U形路基结构型式优化问题，确定更为合理、可靠的悬臂U形路基结构型式，采用结构力学分析和弹性地基梁理论，开展趾板长度、侧壁板高度、倾角及截面形式等因素对悬臂U形路基承载性能影响规律分析，提出关键性控制指标的确定方法，为悬臂U形路基结构优化设计和工程应用推广奠定基础。分析结果表明：相较于传统放坡式路基，悬臂U形路基占地面积减小约60%,尤其适用于场地狭小、征地相对困难地段；墙趾长度是影响悬臂U形路基底板内力和变形的关键性指标，优化设计中的墙趾板长度应使底板同悬挑路肩等宽；侧壁板角度同槽内填土土压力大小和分布直接相关，设计中宜采用内表面直立、外表面倾斜、高度不超过6 m的变截面侧壁板。     

地下水路堑段槽型挡土墙设计若干问题的探讨

对于地下水路堑段槽型挡土墙,铁路设计人员一般采用边墙简化为悬臂梁、底板简化为弹性地基梁的结构计算模型。一个整体结构简化为两个分离的构件,计算模型本身存在一定的缺陷,一些设计者对此不甚了解;在边墙土压力计算理论的选择、边墙外侧活荷载侧压力的计算、抗浮措施的确定、抗浮稳定安全系数的选取、地基压缩模量的选用等方面也存在疑惑。通过多个荷载组合工况的内力及位移计算,结合国内外标准的有关规定,探讨了结构计算模型的合理性以及弥补其缺陷的措施,提出了设计参数选取的优先方向,得出如下结论:在地下水位较高时,弹性地基梁链杆出现负反力是其最大的缺陷;边墙位移小于产生主动土压力所需位移,土压力计算采用静止土压力更为合理,同时可以减小链杆负反力,弥补弹性地基梁模型缺陷;边墙外侧活荷载宜按非主可变荷载单独计算其侧压力,不宜合并入土压力;抗浮优先考虑底板外延方式;抗浮系数在限制结构重要性系数不小于1.0的条件下取1.05;弹性地基梁模型对地基压缩模量取值不敏感。     

某下穿铁路U形槽结构设计及数值分析

以某下穿铁路U形槽工程为例,在传统解析算法的基础上,利用FLAC3D软件对其进行数值分析研究。解析方法:将边墙按悬臂挡墙考虑,底板按弹性地基梁考虑,并对其结构抗浮稳定性、地基承载力和边墙底板强度进行验算;数值分析:利用FLAC3D软件对U形槽、土体和水位等进行建模和计算,得到U形槽结构的位移及内力云图。结果显示,两种方法得到的地基反力和结构内力变化规律具有较好的一致性,只是数值存在一定的差异。     

大庆西城工业园区铁路封闭式U形槽结构设计

以大庆西城工业园区铁路设计为背景,对封闭式U形槽抗浮、边墙及底板受力进行了分析和计算。针对工程的地质、水文条件,对封闭式u形槽结构的设计方法、要点及设计中应注意的问题进行探讨,并采取有效降排水措施,保证了运营线的安全。     

龙厦线封闭式路堑U型槽设计研究

针对工程的地质、水文条件,对封闭式路堑U型槽结构的设计方法要点及设计中应注意的问题进行探讨,以解决地下水位较高或渗透系数较大的含水地层及某些特殊原因不允许降低地下水的路堑渗流和渗透问题。     

U形槽结构在龙厦铁路某地下水发育路堑中的设计与应用

龙厦铁路象山隧道出口段为一段长440m的深挖路堑,线路右侧为河流,地层主要为透水性极强的卵砾石层,地下水极为发育。为顺利开挖路堑,同时确保施工及运营安全,本工点采用了U形槽结构进行处理,对两侧基坑采用临时注浆止水防护。结合该工点地下水发育路堑的设计过程,详细介绍了U形槽结构的尺寸选择、边墙及底板的内力设计计算过程、结构的配筋及构造设计,同时对U形槽结构整体抗浮检算、基坑临时支护与注浆止水设计处理措施也做了详细的说明。     

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。     

铁路路基动态变形模量的数值模拟分析

介绍铁路路基动态变形模量理论计算公式的推导及动态变形模量的测试原理,采用有限元软件模拟动态变形模量的测试过程,分析承载板与土体接触压力、路基动态变形模量的影响因素,并计算动态变形模量的有效测试深度.结果表明:在承载板中心一定范围内,接触压力模拟结果较理论计算值大;土体的动弹性模量对接触压力影响很小,可以忽略;路基动态变形模量测试冲击荷载作用下,土体只发生弹性变形;动态变形模量与土体动弹性模量呈线性关系,路基动态变形模量的模拟结果大于理论计算值;土体的泊松比对动态变形模量影响较小;动态变形模量有效测试深度建议取0.5~0.6 m.     

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。     

城市轨道交通路基沉降与无砟轨道轨面不平顺映射关系

路基沉降会影响轨面不平顺,为了分析路基沉降与无砟轨道轨面不平顺间的映射关系,基于温克尔弹性地基耦合梁理论和有限元方法,建立考虑层间接触非线性整体道床轨道梁-体空间有限元模型,对轨道自重荷载和设计列车动荷载作用下轨面不平顺与路基沉降间映射关系展开研究,并在此基础上,提出城市轨道交通无砟轨道线路路基不均匀沉降的安全限值。分析结果表明:路基发生不均匀沉降时,无砟轨道结构在自重荷载和列车动荷载作用下发生跟随性沉降变形,且各层沉降幅值从上到下依次增大;路基沉降幅值越大轨面不平顺越明显,20 m沉降波长条件下,沉降幅值超过25 mm时轨道结构与路基间易形成脱空;轨面不平顺对路基沉降波长也极为敏感,20 mm沉降幅值条件下,当沉降波长超过25 m时路基与轨道结构间脱空现象明显缓解,此时轨面不平顺基本可与路基变形保持一致。     

漳泉铁路K56路肩挡墙病害原因分析及综合治理

介绍漳泉铁路K56路肩挡墙病害情况,对挡墙的外倾变形原因进行分析,采用通用极限平衡法进行边坡稳定数值分析,计算搜索出最不利的滑面(即破裂面);采用库仑理论计算作用于挡墙上的主动土压力,并对挡墙病害进行检算。通过经济适用性、施工优越性、对既有路基的影响等方面综合对比,确定采用既有路肩墙墙体注浆+肋柱整板式锚索墙加固方案,对既有路肩墙病害进行综合治理,有效地解决了在一些客观条件受限情况下既有路肩墙变形病害问题。     

无砟轨道路基持续上拱整治技术

部分高速铁路无砟轨道路基存在上拱变形量较大且持续不收敛,超出轨道可调节能力的问题。本文提出了一种采用变梯度结构EPS混凝土板整治路基持续上拱的方法,根据测量结果实施了开挖置换方案及后期维修。通过数值模拟分析了变梯度结构板的应力及变形。结果表明:该方法可以快速整治路基持续上拱变形,后期维修简单易行,可长期确保轨道平顺性;变梯度结构板最大应力及变形分别满足EPS混凝土强度及高速铁路变形要求。     

土质路基板式无砟轨道基床动力特性研究

无砟轨道技术在高速铁路发展中得到越来越多的应用,在使用温克勒(Winkler)模型对土质路基无砟轨道进行分析时,路基中动应力的分布规律和基床反力系数的取值是决定线路结构设计成败的关键因素。以遂渝线无砟轨道铁路为背景,通过室内大比例动力模型试验,研究了循环荷载下路基基床动态参数的分布特征。考虑到工程实用性,对板式无砟轨道基础板底面的动应力进行必要的简化,联合Odemark理论和弹性理论来计算路基动应力,所得计算值和实测值很接近。在动应力分布已知的前提下,将路基各土层假设为一维压缩模型,并确定合理的有限压缩层厚度,探讨将多土层体系转换为等效Winkler地基模型的方法,得到不同工况下路基的基床反力系数,经与实测值相比较,证实了此计算方法是有效的。     

轴重40 t重载铁路路基基床结构设计技术探讨

针对大轴重货运车辆轴距小的技术特点,分析重载铁路路基承受列车荷载的空间分布规律;基于列车荷载引起路基累积变形效应区沿深度的变化机制,讨论主要承受列车荷载的基床结构与路基填料之间的相互影响关系;根据工程设计的强度、变形、长期稳定性控制要求,探讨40 t超大轴重下基床结构的设计方法。研究表明:提出的“4Z1800/2400”四轴标准轴型荷载模式能较好反映超大轴重列车荷载的路基应力叠加效应;建立的路基累积变形效应不超过基床厚度的设计方法,综合考虑了荷载与填料多因素的影响,是对单因素应力比值法的完善。以累积变形处于缓慢收敛状态的长期稳定性为主控因素,提出轴重40 t重载铁路路基基床层状结构设计指标建议:基床厚度3.5 m,对应基床以下路基K30不低于110 MPa/m;基床表层采用级配碎石强化,厚度0.7 m,要求基床底层K30大于等于130 MPa/m。     

重载铁路路基基床不同改良厚度的动力响应研究

重载列车荷载对路基基床的影响较为显著,为探究北方风沙地区选择水泥改良的粉细砂作为基床填料后路基体的变形及动力稳定性。通过动三轴试验对比分析了不同掺入率水泥改良土临界动应力大小及不同围压下回弹模量的变化规律,进一步结合FLAC3D建立三维动力仿真模型,重点探讨了列车激励荷载作用下路基基床换填不同厚度的5%水泥改良土时动应力、沉降变形、振动加速度的变化分布规律。结果表明:5%水泥改良土临界动应力、回弹模量较原状土提高幅度最大;路基体竖向动应力、位移、加速度峰值均随深度增加而逐渐减小;路基基床对动应力的扩散抑制作用较强,动荷载传递经基床后平均衰减约83.5%;路基沉降主要产生在中上部,且随基床底层改良厚度增加路基顶部最大竖向位移逐渐减小,最大减小约45.6%;此外,振动加速度传播经改良后的路基基床衰减幅度较明显,约为69.4%。     

基于能量原理的弹性地基梁底面摩阻效应分析

针对Winkler地基模型不能考虑梁与地基底面摩阻效应的不足,在地基与梁底接触面上引入一系列各自独立的水平弹簧,假定弹簧反力即切向摩阻力与梁底和地基间的切向相对位移成正比,从能量角度出发,基于最小势能原理,建立考虑底面摩阻效应的弹性地基梁能量方程,并引入位移形函数进行求解,导出对称载荷条件下考虑切向摩阻力作用时地基梁位移及内力解答。最后通过地基梁计算实例分析,验证该解答的正确性和合理性,并对相关计算参数进行深入探讨。计算结果表明:切向摩阻力沿梁长呈非线性分布,其对地基梁挠度及弯矩计算的影响较大,而对剪力的影响并不强烈。     

多点牵引时道岔扳动力计算与分析

考虑扳动力、摩擦力、密贴力、反弹力及锁闭力等 ,建立多点牵引时弹性可弯尖轨、单肢及双肢弹性可弯心轨扳动力计算理论 ,分析滑床台摩擦因数、牵引点的布置、转换方式等因素对扳动力及不足位移的影响。