路基上无砟轨道基床反力系数取值的探讨

在使用温克勒地基模型对土质路基无砟轨道进行内力分析与结构设计时,基床反力系数K是最为重要的参数,其取值正确与否直接影响到计算结果的准确性.基床反力系数K的数值不仅与土体性质有关,而且与加载速度、荷载面积大小、荷载形状及沉降量大小等因素有关.在介绍土质路基无砟轨道基床反力系数特点与取值方法的基础上,采用有限元方法对板式轨道结构进行了分析,并探讨了不同K值对轨道结构内力的影响.计算结果表明:无砟轨道基础板内力随基床反力系数的增大而减小,尤其是当K<100 MPa/m时变化剧烈,若K取值偏大,则可能造成无砟轨道基础板配筋率不足等问题,因此对无砟轨道结构进行数值分析时应慎重、准确地选取K值.     

土质路基板式轨道结构强度计算研究

采用弹性地基叠合梁法针对土质路基上板式轨道结构建立力学模型、列出了微分方程式及其边界条件,并采用牛顿下山法解出方程,得到土质路基上板式轨道钢轨、轨道板、底座等各部件的弯矩、应力以及地基承载反力,分析不同参数变化对结构响应的影响。研究认为,弹性地基叠合梁法能较好地模拟板土质路基上式轨道在荷载作用下的受力机理。     

桩网支承路基受力及加筋网垫变形现场试验研究

以武广客运专线DK2 059+560为试验工点,进行桩网支承路基的现场填筑试验,研究路基应力传递及格栅变形特性.研究结果表明:桩网支承路基结构的沉降量较小,是1种有效处理软土和松软土地基的方法;在垫层上方路基存在明显的土拱效应,本工点的土拱高度在1.6～1.9 m之间;桩间土存在一定反力;桩间土和桩帽应力分布不均匀,桩间土4桩形心处应力比2桩中点处略小,桩帽形心处应力相对角点处应力略小;桩帽附近垂直于桩帽边的格栅肋条应变略大,4桩形心附近格栅的应变略小,下层格栅的应变大于上层;边坡处格栅的应变大于路基中心处,上层格栅防止边坡滑动的作用更大.与英国、北欧、日本及德国规范的计算结果比较,试验工点的桩间土竖向应力和承担荷载比例实测结果与德国规范球形拱理论计算结果较为接近.     

高铁路基填筑对膨润土地基变形特性影响研究

为研究高速铁路路基填筑过程中膨润土地基的变形特性,针对潍莱铁路试验段进行了填筑期内的现场监测,监测膨润土地基分层沉降、路基本体土工格栅的柔性变形以及膨润土地基中的孔隙水压力。根据现场监测数据,分析了膨润土地基变形特性。研究表明:路基填筑过程中,在地基加固区范围内的膨润土产生了均匀的分层沉降,当上覆荷载达到一定值后,沉降逐渐收敛;由于膨润土地基的特殊性质,坡脚处与路基中心处沉降略有不同;土工格栅柔性变形自路基中心向两侧逐渐衰减,且随着填筑高度的增加而增大;孔隙水压力与地基沉降呈现出相关性,膨润土地基沉降过程为排水固结,孔隙水压力的收敛意味着地基沉降趋于稳定。     

群桩基础水平位移研究

现有的桩(桩台)水平位移分析计算方法一般有:地基反力系数法、弹性理论法和有限元法。在《建筑桩基技术规范》与《公路桥涵地基与基础设计规范》地基反力系数法的基础上,分析了水平荷载在群桩基础中的荷载分配原则。对于非均质成层性地基中的基桩,考虑了竖向荷载与水平向荷载共同作用,对群桩基础水平位移进行了计算分析。     

基于Plaxis的高速铁路非饱和土地基沉降计算分析

以非饱和土固、液两相固结理论为基础,结合其水土特性,采用Plaxis有限元程序对非饱和土地基荷载传递机理和沉降特性进行了计算分析,进而对非饱和土地基相关加固技术的适应性作了深入探讨.结果表明,高速铁路路基基底应力分布与路基宽高比有密切联系,基底应力随着宽高比的增加,逐渐趋近于γH.现场已采用的加固工法(换填、强夯、水泥搅拌桩)中,水泥搅拌桩的加固效果显著,适用于非饱和土地基加固.     

武广客运专线路基沉降监测系统与沉降预测

研究目的:目前对路基沉降理论尤其是柔性荷载下复合地基的沉降机理研究的十分有限,常规的理论计算结果与实际情况存在较大差异.以武广客运专线典型路基断面为例,采用CFG桩复合地基处理方法,对路基沉降变形进行监测,结合实测沉降曲线对沉降规律进行探索,并利用曲线拟合法对路基沉降进行预测,通过研究与分析,了解和掌握柔性荷载下CFG桩复合地基的沉降特性,为工程建设提供借鉴.研究结论:通过对武广客运专线典型路基沉降变形监测的研究,和利用曲线拟合法对路基沉降进行的预测得出以下结论:路基中心总的沉降量大于左右路肩沉降,路基中心总沉降曲线与左右路肩沉降曲线斜率变化基本一致;沉降量最大值不是路基中心,而是距中心大约1～2 m处.双曲线拟合法与指数曲线拟合法预测结果偏大,三点法预测结果偏小,Asaoka法介于两者之间,对观测时间没有特殊要求,其预测值较为准确.采用CFG桩复合地基处理方法能很好的控制沉降.     

管桩桩筏基础在宿州站地基处理中的应用

针对高速铁路对路基工后沉降控制的严格要求,京沪高速铁路宿州站采用了PHc预应力管桩+钢筋混凝土筏板的桩筏基础对深厚第四系土质地基进行了加固处理.宿州站采用了桩筏基础设计和施工方法,现场监测数据分析表明,处理后路堤荷载主要由桩承担,加固区地基土几乎不承担荷载,处理后地基的沉降可大大减少.     

高速铁路桩(帽)网和桩筏复合地基模型试验研究

结合室内模型试验,对桩(帽)桩网复合地基和桩筏复合地基在路堤荷载作用下的沉降、荷载传递规律进行分析,得到3种复合地基的试验结果虽然在数值上存在一定的差距,但均表现出相似的规律。3种复合地基对沉降均有一定的减小作用,且沉降随荷载的增加均近似呈指数增加的趋势,其中,桩筏复合地基沉降最小;桩身应力随深度呈先增加后减小的趋势,最大值出现在桩顶附近的某一深度处;随荷载增加,桩土应力比整体呈线性增加的趋势。在同一荷载水平(如100 kPa)下,桩筏复合地基沉降最小(5.1 mm)、桩顶应力最大(142 kPa)和桩土应力比最大(7.12)时,加固效果更显著。所得结论在一定程度上可为复合地基类型的选择及工程研究提供参考。     

CFG桩控制深厚层软土地基沉降的试验研究

高速铁路对路基的工后沉降提出了严格的要求．据研究，路基在列车荷载作用下和路基本体在自重作用下产生的工后沉降是有限的，地基引起的工后沉降决定了路基工后沉降能否满足标准要求。因此正确选择能满足高速铁路技术标准要求的合理的软土地基处理方案和设计参数，是一项迫切需要解决的课题。本文根据某CFG（Cement Flyash Gravel）桩加固深厚层软土的试验成果，研究地基沉降规律、控制软土路基工后沉降的效果及CFG桩地基沉降的计算方法，结果表明：CFG桩是一种处理深厚层软土、有效控制路基工后沉降的方法；加固区沉降宜按复合模量法（Esp=εEa，ε为复合地基与天然地基承载力标准值之比；Es为天然地基压缩模量）计算，研究成果为CFG桩在高速铁路深厚层软土路基上的设计和应用提供了依据。     

交通荷载作用下土体黏弹塑性疲劳本构模型

路基工后沉降是路基填土在车辆动荷载及其自重作用下发生蠕变引起的,因此研究土体在交通荷载作用下的蠕变特性对预测路基工后沉降有较大意义。为利用流变力学理论成果,将车辆动荷载和路基土自重荷载简化的组合荷载做等效处理。基于分数阶微积分构建分数阶黏壶,将分数阶黏壶替换西原模型黏塑性体中常值黏性元件,即得到一种土体黏弹塑性疲劳本构模型。当组合荷载上限应力大于土体临界动应力时,模型为分数阶西原模型,可反映土体破坏型疲劳变形规律;反之,则为反映土体稳定型疲劳变形规律的广义Kelvin模型。结果表明:该模型能较好地描述交通荷载作用下土体疲劳变形特性,对试验数据拟合的相关系数在0.91以上。     

大厚度自重湿陷性黄土区高速铁路路基新型地基处理技术研究

随着我国高速铁路建设的快速发展,大厚度自重湿陷性黄土区的地基处理逐渐成为工程设计中的难点和热点问题。本文总结了大厚度自重湿陷性黄土区高速铁路路基工程建设中常用的地基处理方法,在分析不同方法的优缺点及适用性的基础上,提出了阻水+挤密桩的新型地基处理技术。同时,通过室内模型试验、现场试验等研究工作,详细分析验证了该新型地基处理技术的可靠性、实用性和经济性,为大厚度自重湿陷性黄土区高速铁路的地基处理提供了一个新的方向。     

青藏铁路楚玛尔河地区复合路基地温状况分析

青藏铁路楚玛尔河地区广泛应用了片石气冷及碎石护坡复合路基结构,根据该地区复合路基与一般路基实测地温资料,对比分析了复合路基与一般路基的地温状况,研究2种路基结构保护多年冻土的效果。结果表明:(1)一般路基地温场整体向不利于冻土路基稳定的趋势发展,难以起到全面保护多年冻土的作用;(2)复合路基在降低地温和维护地温场对称性方面都具有显著效果,能主动冷却冻土路基,很好地保护多年冻土。     

夯实高速铁路路基生命力的基础-地基处理

本文归纳总结了高速铁路路基建设中,软土、松软土与软土互层、湿陷性黄土、膨胀土、膨胀岩、岩溶等重点地基处理问题的经验教训和技术成果,对斜坡软土、膨胀岩土等地基的纵横向不均匀沉降和横向位移问题,对非饱和土地基吸水增湿效应引发的二次沉降变形问题,对站场路基与区间路基在受力、沉降方面的差异问题等进行了梳理。简析了问题产生的原因及其对路基生命力的影响,并提出了相关思考和建议,希冀有助于夯实路基基础,提高路基的生命力。     

客运专线无砟轨道桩网结构模型试验研究

无砟轨道线路状态的调整只能通过扣件系统进行,其对轨下的基础沉降、差异沉降及弯折变形提出严格要求。为了研究在经过桩网结构地基加固后的土质路基上修建的无砟轨道是否满足要求,在室内进行了桩网结构大比例模型试验研究,测试在填筑和循环载荷试验情况下的路基沉降、基床动应力、桩顶与桩间土土压力,以及桩的应力应变分布等数据。研究表明:①桩网结构累积沉降值较小,能满足无砟轨道对工后沉降25.0 mm的要求;②桩网结构中的网具有荷载分担作用,桩起竖向增强作用,桩土应力比约为2.45;③桩的承载力由桩侧摩阻力与桩端支承力共同贡献,当地基中存在软土层时,桩侧有产生负摩阻力的趋势,中性点位于软土层下部交界面处。     

桩筏基础路基地基应力测试研究

研究目的:附加应力是路基地基沉降分析中非常重要的参数,附加应力计算方法不同,计算结果差异较大。本次研究拟通过现场测试了解桩筏基础路基地基应力分布规律。研究结论:(1)桩筏基础路基地基实际应力小于计算值是沉降计算误差产生的原因之一;(2)桩筏基础路基地基加固存在临界桩长;(3)地下水位以下土层自重应力计算采用浮容重是合理的。     

路基的填料冻胀分类及防冻层设置

我国冻土区铁路路基表层的冻胀病害严重,且没有相应的路基填料冻胀性分类标准。在分析路基的冻胀特性、影响路基冻胀的因素、路基冻害整治中存在的问题的基础上,借鉴国内外地基土的冻胀性分类,并结合铁路路基填料分类的特点、铁路线路冻胀限高和维修标准,提出铁路路基填料冻胀性分类方案,并建议在冻土区设置路基防冻层。路基填料冻胀性分类方案以各类土的细粒含量、冻前含水量和冻胀高度为指标,进行冻胀敏感性和冻胀等级两级分类。路基防冻层应用细粒含量<5%的砂类和细粒含量<15%的砾类、碎石类不冻胀土填筑,防冻层的厚度根据路基的标准冻深。列车的运行速度和载重量确定。     

砾类土在循环荷载作用下的变形影响因素试验研究

砾类土是新疆铁路和公路常用的路基填料,为了控制和减小砾类土路基的沉降,首先需要明确各因素对该类路基在循环荷载作用下的变形影响规律。通过动三轴试验研究围压、初始静偏应力、循环荷载作用频率、循环荷载大小和固结比对砾类土累计塑性变形的影响规律,得出其累计塑性应变随着初始静偏应力、循环荷载大小的增加而增大,随着围压、荷载作用频率和固结比增加而减小。同时计算各影响因素对累计塑形应变的极差,得出影响因素对累计塑形应变影响的大小。在路基施工时,可以通过提高路基的围压,同时使路基充分固结来减小路基的营运沉降。提出一种针对砾类土应变较小时的塑性累计变形模型,并验证模型的正确性,可为新疆砾类土路基的设计和施工提供参考。     

基坑开挖对邻近高铁路基变形影响的预测方法研究

依托软土地区某典型基坑工程,研究基坑开挖对邻近高铁路基变形影响的预测方法。结合该工程土体修正摩尔–库伦模型参数,建立96个不同工况下的有限元模型。通过对有限元计算结果的分析和拟合,推导能够综合考虑基坑开挖深度、支撑系统刚度和基坑距路基坡脚距离3个因素的高铁路基最大水平位移和最大沉降的简化计算公式,提出受基坑开挖影响的路基水平位移、沉降的预测曲线,并给出相应的预测流程。结果表明:在双对数坐标中,当基坑距路基坡脚距离相同时,路基最大水平位移与开挖深度的比值(δhmax/H)、路基最大沉降与开挖深度的比值(δvmax/H)均与支撑系统刚度ρ基本呈线性关系;可用图10中的折线ABC、图13中的折线DEFG分别预测路基水平位移、路基沉降;简化分析方法能较好地预测软土地区类似依托工程土层条件下受基坑开挖影响的高铁路基变形。     

泥质粉砂岩化学改良土动力特性测试与分析

研究目的:在武广高速铁路设计中,首次将泥质粉砂岩全风化物化学改良土用作高速铁路路基本体填料。高速列车的平稳、安全运营,需要路基结构物提供沉降小、刚度大、动力特性稳定的轨下支撑系统。为研究泥质粉砂岩全风化物化学改良土路基的动力特性,在试验段中预埋设动测元件,CRH3动车以300 km/h以上速度行驶时,测试泥质粉砂岩全风化物化学改良土路基的动力特性。研究结论:试验段动态测试结果表明:在保证泥质粉砂岩全风化物化学改良土的无侧限抗压强度和压实度时,可以填筑高速铁路路基本体。其填筑的路基的动响应参数和A、B组填料填筑路基的动响应参数大小基本相当,整体动力特性稳定,和无砟轨道系统形成良好的动力特性匹配。