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.     

桩网支承路基结构中土拱效应及网垫受力的模型试验研究

基于相似理论,对桩网支承路基中心土拱效应进行8组模拟试验。测试桩顶轴力、桩土及路基不同高度处应力、格栅拉力和桩间土沉降随路基高度、外荷载变化特性,探讨格栅受力后变形。结果表明:加筋网垫上方竖向应力与以球形拱理论为基础的德国规范计算结果较为接近;加筋网垫下方桩间土承担竖向应力随路基高度、上覆荷载增加而增加;黏性土路基成拱效率略低于砂土路基;对于两层格栅组成的加筋网垫,下层格栅承担土拱效应竖向应力引起拉力大于上层格栅,位于桩帽之间并垂直于桩帽边格栅拉力大于平行于桩帽边格栅拉力;格栅初始松紧状态对土拱成拱效率有一定影响;格栅受力后平面变形形状近似呈悬索状。研究成果可为我国桩网支承路基结构加筋网垫相关规范提供参考。     

国外加筋垫层桩支承路基计算方法分析

从荷载传递与分配、加筋垫层格栅的张拉力和路堤横向滑移3个方面介绍英国、日本、德国和北欧规程(手册)中有关加筋垫层桩支承路基的计算方法。分别采用这些计算方法对两个算例的加筋垫层格栅张拉力进行计算,发现计算结果相差较大。不同方法计算结果产生差异的原因是,各规范对拱效应、作用于桩间垫层上的荷载、垫层加筋体张拉力等的计算方法差异较大。建议结合我国铁路建设工程实际,对现有方法中存在的问题进行系统和有计划的研究,建立我国自己的加筋垫层桩支承路基的设计理论和方法。     

高速铁路CFG桩复合地基应力特性试验研究

结合京沪高速铁路凤阳试验段,重点开展CFG桩+桩帽+加筋垫层联合堆载预压处理地基试验.实测路堤填筑堆载过程中及堆载结束后一段时间内桩帽、桩间土压力及相应褥垫层顶面的土压力;分析CFG桩复合地基中桩帽顶水平面应力、褥垫层顶面应力及桩土应力分担比随填筑高度和固结时间的变化规律,以及桩帽顶水平面与褥垫层顶面应力在路堤横断面的...     

桩网结构路基土拱效应离散元研究

建立桩网结构路基的离散元模型,从散粒体和微观角度研究了桩网结构路基中的土拱效应。结果表明:土拱效应随着桩间土的沉降而发展变化,桩间土发生较大的沉降后土拱效应才能达到极限状态。桩顶平面上方1.67倍桩净间距范围内土体的密实度受土拱效应的影响,土体孔隙率的变化与土拱效应发展保持一致。土拱效应发展过程中土体的竖向位移远大于水平向位移,桩顶上方竖向位移小于桩间土上方竖向位移,等沉面的高度位于2.7倍的桩净间距处。土体中竖向应力的影响范围与密实度的影响范围相同,土拱高度为该影响范围的上限,在该范围内土压力系数随土拱效应发展而变化,但两者变化并不一致,且土压力系数在桩顶上方和桩间土上方也不相同。     

桩网支承路基结构中边坡推力效应的模型试验研究

桩网支承路基结构中边坡推力效应引起的加筋体拉力的几种主要计算方法存在较大差异,国外规范对此拉力取值较为保守.基于相似理论,通过4组模型试验对边坡侧向应力、格栅横向拉力以及边坡推力引起的拉力进行了测试分析.结果表明,边坡实测主动土压力的合力明显大于由边坡推力效应引起的格栅拉力,桩网支承路基中在计算边坡推力效应引起的拉力时,应考虑基底摩擦反力的影响.对于两层格栅,由边坡推力效应引起的格栅拉力,上层承担的拉力大于下层.提出了桩网支承路基结构边坡推力效应引起拉力的计算方法,为制定我国相关规范提供参考.     

桩-网结构路基沉降计算方法探讨

研究目的:桩-网结构路基是一种有效的软土地基加固处理方法,但目前对桩-网结构路基沉降尚未形成比较成熟的计算理论和方法。研究结论:首先简要分析了桩-网结构路基的作用机理,然后概述了目前桩-网结构路基沉降常用的计算方法,并以京沪高速铁路某断面作为研究对象,利用复合模量法和桩身压缩量法求解加固区沉降,利用布氏法和日本的L/3法求解下卧层的沉降计算并与实测值进行对比,说明这种方法计算桩-网结构路基沉降是有效可行的。     

CFG桩网复合地基沉降计算方法研究

高速铁路严格的路基工后沉降控制,对作为主要地基处理方式的CFG桩网复合地基的沉降计算精度提出了挑战.以京沪高速铁路徐沪试验段为依托,分析了常规复合地基沉降计算方法应用于CFG桩复合地基沉降计算上的不足,认为主要问题在于地基土中附加应力计算不准确;进而根据CFG桩网复合地基的受力机理.提出了Mindlin-Boussinesq联合求解附加应力的方法及相应计算条件,再联合分层总和法中的e-lgp法计算CFG桩网复合地基的沉降,计算结果和现场实测结果较为接近.     

桩网复合结构桩间土应力计算方法研究

研究目的:桩网复合结构应用于高速铁路深厚层软土地基工程中,其设计有别于其它建筑工程.目前国内还没有可遵循的规范,国外虽有相应的规范,但根据各国规范所计算的结果差别较大,因而有必要对其适用性进行研究分析.针对我国尚无桩网复合结构桩间土应力计算方法的情况,通过试验分析桩网复合结构桩间土应力和桩土应力比随填土高度的增加的变化规律,通过试验结果检验国外桩网复合结构设计规范中桩间土应力计算公式的适用性.研究结论:通过试验分析,桩土应力比随填土高度的增加而增大;认为德国规范中,桩间土应力计算方法所得到的规律与实际相符,计算结果基本满足计算精度的要求,因而桩间土应力计算可以采用德国规范.     

桩网复合地基加筋垫层土工格栅变形机理研究

在武广高速铁路CFG桩加固段选取一横断面,分别在桩顶和桩间土位置的土工格栅上间隔安装14个柔性位移计,测试土工格栅作为水平加筋体随荷载、时间的变化情况,结合测试结果,研究土工格栅变形的内在机理.研究结果表明,无论是在桩顶还是在桩间土的位置,土工格栅的变形沿路基横断面在路基中心区、路肩下过渡区和路基坡脚区表现出3种不同的变化规律;土拱效应是影响土工格栅变形的重要因素,受土拱效应的作用,在桩顶和桩间土中心位置均存在局部受压区域;垫层为级配碎石时,土工格栅最易受破坏的地方位于桩土交界处,土工格栅的破坏形态更近似平底锅形而非抛物线形.     

高速铁路列车间隔时间的计算方法

与普速铁路按固定闭塞方式组织列车追踪运行的控车模式不同,高速铁路由于装备了CTCS-2/3级列控系统和调度集中设备,故采取以车载信号作为行车凭证、按一次连续速度模式曲线监控高速列车运行的控车模式.基于高速铁路的这一控车特点,综合考虑列车的长度、运行速度、常用制动距离、安全防护距离、车站作业时间和闭塞分区长度等影响因素,借鉴普速铁路列车间隔时间的计算方法,给出高速铁路列车间隔时间(4种追踪间隔时间和7种车站间隔时间)的定义及其计算方法,为制定规范和统一的高速铁路列车间隔时间计算办法提供理论依据.     

高速铁路螺杆桩复合地基桩侧摩阻力原位试验研究

结合太焦高速铁路螺杆桩复合地基工程,开展螺杆桩复合地基桩侧摩阻力原位测试试验,通过分析获得的螺杆桩单桩静荷载-桩顶沉降曲线以及桩身内力分布曲线,研究高速铁路复合地基中螺杆桩侧摩阻力演化规律及螺杆桩的荷载传递过程。结果表明:螺杆桩-土接触面荷载传递过程可划分为弹性、弹塑性和极限状态3个阶段,弹性阶段桩侧摩阻力比小于等于0.5,弹塑性阶段桩侧摩阻力比为0.5~0.7,极限状态阶段桩侧摩阻力比为0.7~1.0;螺杆桩直杆段和螺纹段侧摩阻力演化规律为,在弹性阶段螺纹段侧摩阻力小于直杆段侧摩阻力,在弹塑性阶段螺纹段侧摩阻力接近直杆段侧摩阻力,在极限状态阶段螺纹段侧摩阻力大于直杆段侧摩阻力。     

桩承地基土拱高度计算方法的研究及分析

综合考虑路堤填土高度、填土性质、桩帽大小及桩间距等因素,提出简便的土拱高度计算方法。具体分析了桩帽大小、桩间距,以及路堤填料高度和性质等因素对土拱高度及土拱高度与桩净间距之比的影响。结果表明:土拱高度受填土性质、桩帽、桩间距及填土高度等因素影响,其中受摩擦角、桩帽大小和桩间距影响较大,在设计时可首先考虑加大桩帽、减小桩间距或增加填料摩擦角的方式降低土拱高度来满足工程需求。在实际工程正常参数取值范围内,土拱高度大概集中在1.02～1.42倍的桩间净距范围内。     

高速铁路弹条疲劳对其扣压力的影响

高速铁路弹条长期在循环荷载作用下工作,不可避免地出现疲劳,弹条的疲劳将对其扣压力产生影响。本文以WJ-7型扣件弹条为例,首先对弹条进行静力试验分析,运用应变电测法测量出弹条在不同的安装预紧力作用下其危险部位的等效应力大小,得出弹条较为合理的安装预紧力为25 kN;然后使用疲劳试验机对弹条施加3种循环荷载分析其扣压力的损失,并根据疲劳试验结果给出了不同循环荷载作用下弹条扣压力与弹条中圈位移间的关系式。     

基于地基雷达的高铁简支箱梁运营性能检定

针对高铁桥梁运营性能参数传统测试方法存在的数据采集设备安装困难、数据传输不稳定、工作效率低等问题,运用地基雷达非接触、高精度、高频率测量技术,对京沪高铁31.5m预应力混凝土双线简支箱梁进行运营性能检定。结果表明:在动车组时速为300km以上、载客运行状态下,检测得到该桥梁体的自振频率为6.823Hz,挠跨比为1/7 150~1/9 450,梁端转角为0.33‰~0.43‰;单线运行条件下梁体竖向振幅为0.13mm,横向振幅为0.07mm;实测动力系数小于运营动力系数;基于地基雷达的检定结果与传统方法检定结果相吻合;简支箱梁的运行性能参数与相关规范规定的通常值相接近;采用地基雷达能够方便、快速、高效地检定出高铁桥梁的梁体自振频率、梁体跨中挠度、梁端转角、运营动力系数、跨中竖向振幅和横向振幅,为我国高铁简支箱梁运营性能检定提供了新的方法。     

高速铁路异物侵限监测网设置范围计算公式的完善

高速铁路异物侵限监测系统是高速铁路重要的基础设施,其监测网的安装范围正确与否将直接关系到高速铁路的运输安全,原铁道部运输局2010年颁布的《高速铁路防灾安全监控系统-公跨铁立交桥异物侵限监测方案》提供了公跨铁立交桥异物侵限监测电网设置范围的计算公式。通过举例分析发现,当公跨铁立交桥与铁路线的夹角大于70°时,该计算公式得出的计算结果偏小,甚至还会出现负值的不合理现象,对高速铁路运营安全产生不利影响,因此有必要对该计算公式进行修改完善。根据公跨铁立交桥与铁路线的夹角大小分(0,70°)、[70°,90°)、[90°,180°)三个区间进行讨论,并利用三角函数法,研究得出一整套新的计算公式。研究成果表明,用新的计算公式得出的公跨铁立交桥异物侵限监测电网设置范围更加科学合理,提高了高速铁路异物侵限监测系统的安全监控性能。     

城际铁路长距离穿越高铁桥桩设计施工关键技术

广佛环城际区间长距离穿越运营高铁桥桩,地面为交通干道,地下管线十分密集,部分管线埋深大,无迁改条件,工程风险和社会风险极高,为解决上述难题,对穿越桥桩关键技术进行研究。研究表明:长距离穿越前,详细查明既有管线及桥桩基础资料,线路设计确保距离敏感构筑物一定安全距离,减少地质突变段落;选择合理工法和掘进参数;提前进行施工影响预测,对敏感物设置全面监测点和有效预警值,对风险源设置应急预案;掘进过程中对于地质突变段优先选择土压平衡掘进模式;通过采取上述关键措施可以保证盾构长距离穿越既有桥桩施工及周边环境安全。     

栈桥式平移法换架高速铁路简支箱梁技术研究

随着我国高速铁路桥梁的快速发展,各种灾害对其造成破坏的可能性增高。为了能够有效应对未来高速铁路桥梁灾后的快速保障需求,重点研究将来高速铁路桥梁遭受灾害损毁破坏后,在通过抢修钢梁保证临时限速通车的情况下,采用栈桥式平移法实现新制混凝土箱梁和临时抢修钢梁换装施工的技术方案。主要研究内容包括:总体技术方案、施工场地布置方案、施工设备的设计方案和换架梁施工工艺等,并总结该项技术的关键技术要点和方案的适应性。通过研究说明,栈桥式平移法是一种安全可靠、成本低廉、快速有效的换架梁施工技术,有助于推动我国高速铁路桥梁灾后应急保障技术的发展,并为同行提供有价值的参考。