非埋式桩板结构路基水平承载试验研究

非埋式桩板结构广泛应用于我国高速铁路的建设工程中,尤其是山区陡坡段,但对该结构的水平承载特性缺乏相应的研究。以杭黄高铁陡坡段非埋式桩板结构路基为原型,通过水平承载模型试验,研究结构内力弯矩、土压力分布形式,分析结构变形规律以及路基破坏形式。研究表明:当非埋式桩板结构路基承受水平荷载时,结构内力变化以桩基为主,并且随着水平荷载的增加,桩基弯矩呈基本不变至稳步增长最后剧烈增大的趋势;结构变形以水平位移为主,最大水平位移达7.25 mm,承载板发生内高外低的翘曲变形;当水平荷载达到一定时,路基边坡发生浅层破坏与局部压溃破坏,桩板结构的桩基于桩顶处与滑动面附近产生裂缝。试验过程中,桩板结构整体稳定性良好,但在水平荷载超过一定范围时结构变形过大,因此在水平推力较大的地段应谨慎选用非埋式桩板结构路基。     

架空式桩板结构动力特性原位激振试验研究

架空式桩板结构路基在非埋式桩板结构路基的基础上不再设置桩周路基填土,具有一定架空高度,有效减少了路基填料用量,降低了路基建设占地和缩减了施工周期。然而,由于板-土之间无直接传力,架空式桩板结构路基动力荷载传递模式发生改变,其是否还具有良好的动力特性尚处未知。因此,依托贵南高铁某架空式桩板结构路基试验段工程,开展了原位扫频激振试验。试验结果表明,在2～15 Hz变频动载作用下,架空式桩板结构路基动力响应随加载频率增加呈指数式增长规律,各项振动响应参数变化无峰值,反映在激振频率范围内架空式桩板结构路基未发生共振现象;承载板、托梁和桩基动应力总体上随激振频率的增大呈线性增长,架空式桩板结构主筋动应力从上部承载板至下部桩基呈较小增大规律,这说明架空式桩板结构路基能够有效地将上部动载产生的动应力通过承载板和托梁传递至桩基;架空式桩板结构路基综合动刚度随加载频率增加呈线性增大规律,对比非埋式桩板结构路基和传统土质填筑路基,架空式桩板结构路基具有更大的综合刚度,能有效抵抗外荷载引起的变形。综合变频试验结果可知,架空式桩板结构路基具有良好的受力与变形协调特性和振动特性。研究成果可为架空式桩板结构路基的...     

武广线高边坡陡坡地段桩板结构路基的设计理论探讨

研究目的:桩板结构路基是土质路基上无砟轨道的一种新型结构形式,本文结合武广线桩板结构路基的设计,初步探讨桩板结构路基的设计方法,希望能够为桩板结构路基的设计及应用提供参考。研究结果:桩板结构路基是高边坡陡坡地段地基加固的一种有效形式,通过计算,承载板挠度、桩基础承载力及其变形均满足了无砟轨道的控制指标要求,是桩板结构路基应用范围的一个新的突破。     

平寨滑坡区桩板结构路基稳定性分析及优化设计

以贵广线平寨滑坡的线路通过方案及桩板结构设计资料为对象,建立数值计算模型.采用有限元软件 ABAQUS 研究原设计方案抗滑桩与桩板结构路基之间的受力状况.结果表明:若工程建成后出现滑坡剩余下滑力增大的情况,则桩板结构路基与抗滑桩协同受力,三排抗滑桩设置位置均较优,去掉任一排抗滑桩均影响桩板结构的稳定性;桩顶嵌入深度对基桩桩顶位移影响很小.在设计时应适当考虑滑坡推力对桩板结构路基的影响.     

软岩边坡椅式桩板结构受力变形机理数值计算分析

椅式桩板结构是岩质陡坡地段的一种新型支挡结构,可严格控制路基沉降、保证路基稳定性,尤其适用于山区陡坡路基,但目前对其工作机理的认识尚不够深入。本文结合某软岩陡坡路基支挡工程,针对椅式桩板结构的工作机理进行了数值计算分析,并与理论计算结果进行对比。计算结果表明:数值计算结果与理论计算结果吻合良好;软岩边坡椅式桩板结构支挡路基的变形以沉降为主;挡土板与承载板上土压力沿纵向呈漏斗型分布,形成了以椅式桩与基岩为拱脚的空间土拱效应;当岩体弹性模量大于20 GPa时可不考虑岩体对结构变形的影响,可将其按线弹性材料进行考虑。     

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。     

客运专线无砟轨道桩-板结构路基

研究目的:为实现无砟轨道铁路严格的路基工后沉降控制,遂渝线无砟轨道综合试验段首次采用了桩-板结构路基方案,其工作机理、承载及动力特性需要研究.研究结论:桩-板结构路基是无砟轨道铁路一种新的路基结构形式,其承载特性和动力性能良好,且具有较好的经济性,适用于新建客运专线无砟轨道铁路中的工程地质条件复杂的低路堤和路堑地段以及两桥(隧)之间短路基、道岔区路基等特殊地段软弱地基加固,同时也可用于已建路堤的补强加固.     

无碴轨道桩板结构路基离心模型试验研究

通过无碴轨道桩板结构路基的离心模型试验,研究了桩板结构路基的沉降特性以及桩土相互作用。研究结果表明桩板结构路基施工完成放置5个月后路基面沉降结束,基本达到稳定,通车运营12个月后路基面稳定;桩板结构路基的桩基属于长径比较大的钻孔灌注嵌岩桩,其荷载传递具有摩擦型桩的特性。     

客运专线路基工程中管桩应用机理研究

研究目的:管桩已广泛应用于客运专线和高速铁路建设工程中,为深入探讨管桩的承载性能和路基实测沉降特性,并研究管桩的抗剪性能及在路基整体稳定中的作用,结合京津城际客运专线的设计、施工和沉降监测,系统地研究管桩在路基工程中的应用机理.研究结论:管桩具有高强、工期快、质量易于控制等优点,可满足客运专线建设标准高的要求,总沉降量和不同阶段的沉降速率明显优于其它加固方式;在水平力作用下土质地基中管桩是受弯破坏形态,按抗剪强度验算路基整体稳定性导致安全系数估值偏高;管桩承载有桩筏结构、桩板结构和桩网结构等方式,建议加强施工质世控制、提高桩间土强度、改善桩顶的连接方式并开展桩梁结构的研究.     

陡坡地段桩板结构路基动荷载作用响应分析

为了研究陡坡路基桩板结构动荷载作用的响应规律,利用ABAQUS有限元分析软件进行数值模拟,对杭黄客专某桥隧间陡坡短路基道砟与填料的动应力传递、加速度、动应力时程对比及板结构应力分布等进行研究。数值模拟结果表明:道砟层表面的最大加速度幅值约为1. 8 m/s~2,较填料的最大幅值(约1. 3 m/s~2)高出约27. 7%;填料处的最大动应力(37 kPa)远小于道砟上的最大动应力(74kPa),约为道砟层最大应力的一半;板上最大正应力约为70 kPa;最大负向应力约为181. 5 kPa。研究表明:道砟层对于动加速度的衰减作用和动应力的消散作用较为明显;板上应力最大位置位于桩顶处,最大正应力的位置为左排与中排桩桩顶处,最大负向应力的位置为右排桩桩顶处。     

高速行车条件下桩板结构-地基土系统的空间振动性能分析

结合某高速铁路桩板结构路基,建立桩板结构-地基土系统空间有限元模型,分析桩板结构路基动力特性。结果表明:其横、竖向基频理论计算与现场实测值比较接近。采用随机振动理论计算机模拟高速列车通过桩板结构路基全过程,系统仿真列车运营性能指标及桩板结构振动响应,与现场实测结果较好吻合。依据国内有关规范,综合评判高速列车运营和桩板结构路基空间振动性能。结果表明:高速列车通过桩板结构路基时,列车具有足够的抗脱轨安全度和优良乘客舒适性,桩板结构路基自身动力响应也较小,能满足高速列车安全、平稳运行要求。     

多跨连续梁在桩板路基承载板设计中的应用

研究目的:桩板路基在高速铁路、重载铁路、并线帮宽、车站路基、路桥过渡段等应用场景中得到广泛应用,具有自重轻、承载强、结构可靠的技术特征,但其结构设计仍严重依赖于工程经验和仿真分析。为解决桩板结构承载板内力分布解析计算问题,基于多跨连续梁模型,开展桩-土-板共同作用下的桩板路基承载板解析理论研究,确定承载板横断面及纵断面方向内力与挠度变形分布特征。研究结论:(1)桩板路基上部荷载通过承载板主要传递至桩基,承载板变形一般不超过0.5 mm, 1 m厚承载板已具备足够截面刚度,可满足一般设计工况;(2)承载板横断面承载以双向行车为最不利荷载因素,桩顶位置的承载板截面负弯矩数值远高于跨中正弯矩;(3)承载板纵断面内力分布更为复杂,边跨内力及变形远高于中间跨,宜采用纵断面不等跨布桩方式;(4)本研究成果可应用于桩板路基结构的承载板设计及配筋检算。     

深厚软土地基上跨浅埋地铁桩板结构施工技术研究

桩板结构具有强度高、刚度大、稳定性好、沉降小等特点。沪杭客运专线DK5+344.8～DK5+374.8段为上跨浅埋地铁深厚软土路基,采用桩板结构处理此段特殊路基。对施工难点进行分析,深入研究桩板结构路基的施工技术,包括施工控制要点、施工工艺和施工流程等。采用全套管钻孔桩施工工艺,对桩板结构钻孔桩桩底进行注浆加固,基坑开挖与混凝土浇筑施工按分部、分段进行,同时采用硬化施工场地等措施。工程实践表明,桩板结构新技术、新工艺的应用,满足了深厚软土地基沉降控制要求。     

桩板结构在强发育岩溶无砟轨道中的应用研究

研究目的:强烈发育的岩溶地区修建无砟轨道时,有条件设桥地段多以桥梁通过,对没有改桥条件的车站咽喉区高填方路基的设计方案一直以来就是一道难题,因为路基填筑会增加岩溶顶板的附加荷载,进一步恶化岩溶稳定性,进而加速岩溶塌陷的发生。本文旨在研究一种既能控制路基填筑对岩溶的影响、减小岩溶塌陷对路基安全稳定的影响,又能控制岩溶覆盖土层的压缩沉降的设计方案。研究结论:(1)埋入式托梁桩板结构利用其承载板将上部荷载通过混凝土托梁传递到下部桩体,进而把荷载扩散到桩底下卧硬层或岩石层,既可解决岩溶地基处理问题,又可避免填土对岩溶顶板的附加荷载;(2)托梁式桩板结构具有良好的整体性和稳定性;(3)托梁式桩板结构的受力计算从多桩超静定结构转化为静定结构,可简化计算;(4)托梁式桩板结构可用于基底软硬不均差异沉降控制困难的路基设计,并具有较好的技术和经济优越性,可以在类似的山区铁路工程中推广应用。     

桩板结构在松软土地区高速铁路路基中的应用分析

以某高速铁路松软土地区桩板结构路基设计工点为例,首先从理论上对桩板结构进行内力计算分析,然后采用有限元软件对桩板结构内力进行数值模拟,并对桩板结构内力理论计算结果和数值分析结果进行对比;最后采用常规桩基础理论并结合有限元分析软件对松软土地区桩板结构路基的工后沉降进行计算分析。     

刚度差异桩组合桩网结构路基承载特性

刚度差异桩组合桩网结构路基因具有工后沉降小、经济效益好的优点而被广泛应用于铁道工程。与传统桩承结构路基相比,该结构桩土协同工作规律更为复杂,为研究其承载特性和土体沉降变化规律,通过室内模型试验和数值计算分析刚度差异桩组合桩网结构路基在静力荷载下的桩身应力、桩土应力比、格栅应力、桩侧摩阻力和土体沉降变化特点。结果表明：刚、柔性桩的承载力主要由侧摩阻力提供;刚性桩的桩土应力比随上部荷载增加呈先增长后稳定趋势,荷载在路基中沿中心桩体向边缘桩体传递,并沿路堤行车方向朝路堤横断面方向扩散;土工格栅和碎石加筋垫层共同工作,协调荷载进行再分配,均衡路基应力分布;路基中心排桩沿横断面方向的土体沉降近似呈盆状分布,刚性桩控制路基土体变形和沉降的性状明显优于柔性桩;选择性布置刚度较大长桩可减小路基沉降量。     

无碴轨道桩板结构路基在地震荷载下的动力响应分析

结合遂渝线无碴轨道桩板结构路基,采用天津(1976年)地震波,基于弹塑性本构关系,建立桩、板和土体的三维实体模型,利用有限元软件ANSYS,对桩板结构路基在地震荷载下的动位移、加速度及竖向应力的动力响应进行数值模拟。分析计算结果可知,在地震荷载下桩板结构路基不同位置处的动位移、加速度响应基本一致,滞后现象不明显;桩底持力层的动位移、加速度幅值略小于其他位置。相对于输入的地震加速度,桩板结构路基响应的加速度幅值被放大,而对应的时刻都滞后于输入的加速度最大值的时刻。在桩截面处的承载板受力不利,所以在桩截面处的板截面需加固处理以满足抗震设计要求。桩的存在对周围土体的动力响应有一定的影响,但总体来说,影响程度很有限。     

高速铁路采空区桩板结构路基沉降数值模拟

桩板结构在国内多条高速铁路软土黄土路基中已得到广泛应用,但该结构用于处理路基采空区的研究成果不多。以合肥至福州高速铁路采空巷道上方车站桩板路基为研究对象,数值模拟分析路基的变形规律,为桩板结构处理高速铁路采空区地基设计施工提供有价值的参考。研究表明:路基沉降主要集中于地基浅层;桩身长的桩的沉降量要小于桩身短的沉降量;穿过采空巷道的桩和没有穿过采空巷道的桩两者沉降量相差不大;结构能够有效限制采空巷道顶板变形;采用桩+承台板结构作为采空巷道地基的工程处理方法是有效的。     

车站桩板结构的施工工艺及应用

车站桩板结构路基是高速铁路无碴轨道的一种新的结构形式,由下部的钢筋混凝土桩基和上部的钢筋混凝土承载板组成,承载板直接与轨道结构连接。它综合了板式无碴轨道或双块式轨枕埋人式无砟轨道结构与桩基础各自的特点,充分利用桩土、板土之间的共同作用,以满足对无砟轨道强度和沉降变形的要求。综合自己的施工经验对桩板结构路基的施工工艺和应用进行了总结。     

深厚压缩层地基条件下桩筏基础路基沉降特性研究

研究目的:研究深厚压缩层地基条件下桩筏基础路基沉降特性,提出沉降计算及参数选取方法,供高速铁路路基沉降控制设计参考.研究结论:单桩承载及沉降变形特性与群桩具有明显区别,通过测试得到的加固区沉降实际上是由于桩对下卧层的刺入引起的,在桩筏结构沉降分析中应优先选用Geddes法.