基于颗粒非连续变形法的路基桩网结构土拱效应

桩网路基由于其施工工期短和沉降变形小等优点在中国铁路和公路建设中得到了广泛的应用。为研究桩网路基中土拱效应的机理和影响因素,采用非连续变形分析方法(discontinuous deformation analysis, DDA),通过改变路基高度、桩间净距和土工格栅参数建立了九种不同模型。结果表明:数值结果与实验结果吻合良好,验证了非连续变形分析方法在模拟路基桩网结构土拱效应上的可行性;随着路基高度的增加,土拱产生的作用逐渐显著,等沉面高度稳定为0.8~0.85倍桩间净距;桩间净距对桩土应力比峰值时刻有明显影响,随着桩间净距的减小,桩顶接受来自路基荷载传递的压力增大,桩土应力比达到峰值的速度加快。桩间净距的减小会导致等沉面高度的下降;加入土工格栅后,桩网结构所产生的桩土应力比与未加入土工格栅的相比更大,说明土工格栅可有效提高路基强度。

桩板式路基桩板连接接头疲劳性能分析

桩板连接接头的疲劳性能是桩板路基结构安全性的一个重要指标,目前国内对该方面的研究相对较少,文章对桩板连接部位的疲劳性能进行了初步的计算,计算结果显示设计所采用的填芯套筒式桩板连接方案的疲劳性能能够满足相关规范要求,后续将通过试验进一步验证计算结果。

高周次列车荷载作用下桩网结构路基桩土应力比计算方法及特性研究

为满足桩网结构路基承载性能设计及其长期服役稳定性预测的需要,基于HCA模型,借助Abaqus有限元平台的二次开发实现了显隐式转换计算方法,并通过现场测试数据进行验证。利用该算法,研究了高周次列车荷载作用下动荷载作用次数、幅值等因素对高速铁路桩网结构路基中桩土应力比的影响。结果表明:高周次动载影响下,桩土应力比随振次的增加呈现先减小后趋于稳定的规律,伴随着桩顶上方应力集中区域减小、竖向应力分叉点下移,其影响范围自混凝土底座外3 m以1∶1的坡度向下扩散;动荷载幅值影响着桩土应力比随循环次数的变化规律,动静荷载比大于1.67时,桩土应力比迅速减小至土拱效应消失,动静荷载比小于0.33时桩土应力比保持稳定。

循环荷载下桩网结构路基桩土相互作用分析

为了研究循环荷载下降雨前后无砟轨道桩网结构路基的动力特性,尤其是桩土相互作用特性,开展了4组大比例尺动力模型试验。试验结果表明:桩土差异沉降影响受加载力和降雨条件影响较大,而受加载频率影响不明显;试验时桩的中性点大致位于0.63L(L为桩长)处,且基本不受加载力、频率、降雨等外界因素影响;桩侧摩阻力在加载力、加载频率、降雨等影响下均有明显增长。

桩板式路基桩板接头性能研究

近些年随着技术的革新,原先仅在铁路工程中有所应用的桩板式路基逐渐出现在了公路工程中。本文基于工程设计实例,运用有限元软件ANSYS,建立两种接头类型不同的桩板式路基多尺度有限元模型。对比分析了装配化桩板式无土路基两种不同桩板接头在标准组合作用下各自的受力性能和疲劳车作用下的疲劳性能,最终达到优选桩板接头的目的。

桩网结构路基动静承载性状分析

为研究桩网结构路基在静动荷载作用下的承载性状,采用有限元分析方法对桩网结构路基在静动两种荷载下的承载特性、荷载传递机理、土拱形成及发展规律进行了数值计算。通过分析静动两种工况下桩土应力、桩周土压力分布、桩土应力比及土拱效应,并与试验结果进行了对比分析。结果表明:静载作用下基桩轴向应力约为400 kPa,最大土压力出现在路基中部,且沿路基横向向外逐渐减小;动载作用下沿路基横向布置的桩体的动应力在埋深方向呈先增大后减小趋势,其竖向应力最大值约为静载下的160%;动载下路基内部土拱效应较静载有大幅削弱,其中削弱最大的为四桩中心处的空间土拱效应,其桩土应力比约为静载的29.3%。

高速公路改扩建桩板式路基预制桥面板反担法拼装施工技术分析

近些年,伴随着中国公路网络日益完备和提升的建设技艺,推动了中国的高速现代化进程。在公路建造过程中,基础路基是关键环节之一,其品质好坏对道路稳固度有决定性的作用。使用纵、横梁将预制B板跨越并固定在A板两端,然后设置反担纵横梁,以确保连接牢固,支模并浇筑B板与相邻A板之间的湿接缝,等待达到设计强度后拆除B板并卸下纵横梁。重复以上步骤使其完成预制A、B板安装及湿接缝浇筑。

桩板式无土路基管桩锤击法工艺研究

桩板式无土路基是一种上部采用路面板,下部采用预应力高强混凝土管桩的新型结构,其结构简洁,施工便利,施工功效高,施工质量高,经济性强。本文从桩板式路基管桩施工工艺的施工程序出发,详细介绍了桩板式路基管桩锤击法施工工艺的施工要点,并从施工中的安全管理、质量控制等方面进行了深入分析,以期为类似施工提供参考。

桩板式路基在高速公路改扩建中的应用研究

近年随着交通量扩张,国内很多高速公路出现拥挤,现有车道数量已经不满足高效通行要求,越来越多的高速公路改扩建迫在眉睫,相较于传统填筑路基拼宽方式,桩板式路基刚度大,完工后变形小,常用于填方路基,取消边坡放坡,节省征地面积,提高土地利用率,有效降低对既有土地河道及建筑物等影响。

桩板路基结构扩体预制桩的承载特性试验研究

为了深入揭示桩板路基结构中引扩孔灌浆扩体预制桩的承载特性与荷载传递机制,研究预制桩扩体截面尺寸、桩顶承压方式以及截面组合形式对扩体桩中预制桩−扩体−周围土协同作用的影响规律,在2个试验区开展了9根试桩的静载荷试验。试验区A是内部管桩承载的5根扩径0~1200 mm扩体预制桩,试验区B是内部管桩承载和全截面承载的2根小直径管桩扩体桩以及2根大直径管桩扩体桩。试验结果表明:外围水泥砂浆的设置可将内部管桩荷载有效传递至周围土体,提升整体承载性能,当水泥砂浆厚度由10 cm增加到25 cm时,同级荷载作用下桩顶沉降降低约44.3%~59.5%,但随水泥砂浆厚度的进一步增加,该变化趋势不明显,试验工况下外围水泥砂浆厚度的合理取值范围为15~25 cm;内部管桩承载工况下扩体桩中管桩−砂浆界面阻力呈两端大、中间小的分布模式,受内部管桩和周围土侧阻力综合作用,水泥砂浆厚度小于15 cm时可能在桩顶附近出现拉应力;全截面承载工况下管桩-砂浆界面阻力受桩顶等位移作用影响发挥相对较小,但随着深度增加呈逐渐增大的变化趋势,在整体承载性能上与内部管桩承载工况大体相当;内部预制桩直径的增加可显著提高扩体桩的承载性能,大直径管桩扩体预制桩的荷载传递规律与小直径管桩情况相同。试验结果对桩板路基结构中引扩孔灌浆扩体预制桩的推广应用具有重要意义。

城市轨道交通新建路基对邻近既有桩筏结构路基水平变形的影响

目的:城市轨道交通新建线路并行或接轨既有线路时,往往需要在邻近既有线路新建路基。新建路基的加载会产生地基附加应力,这将导致土体发生沉降及水平位移,从而使得既有线路路基发生变形,同时可能会造成既有线路基发生后续固结变形,进而危害列车运营安全。因此,需要研究邻近既有线路新建路基对既有城市轨道交通桩筏结构路基水平变形的机制和主要影响因素,以保障轨道交通路基建设的安全。方法:以软土地区某邻近新建线路路基工程既有城市轨道交通线路桩筏结构路基为例,采用有限元数值模拟与离心模型试验的方法,研究新建路基加载对邻近既有路基水平变形的影响。结果及结论:在新建路基荷载作用下,邻近地层水平位移随地层深度先增大后减小,其最大值发生在地表以下4 m位置。新建路基与既有路基相邻坡脚间的地层水平位移同距既有路基坡脚距离呈指数关系递增。在邻近加载作用下,既有路基各排桩均向背离新建路基方向产生水平偏移,水平变形量值随着与邻近加载距离增大以及深度的增大而减小,水平变形差异主要位于上中段桩体。靠近加载位置桩基可以有效地阻拦邻近加载在地基中产生的水平土压力和水平位移的发展。

软土地区有轨电车线路复合桩板结构路基受力特性分析

目的:有轨电车线路如选用桩板结构作为其路基形式,将极大地增加工程造价。与之相比,复合桩板结构路基造价较低,且能充分发挥桩-板-土的协同受力作用,需对有轨电车线路复合桩板结构路基的受力特性进行深入研究。方法:依托上海松江有轨电车示范线工程,对深厚软土地区复合桩板结构路基的受力变形特性进行了阐述。采用数值模拟方法,详细分析了该工程在运营期和建设期的复合桩板结构路基跨中板下土体、桩体和桩土的受力变形特性,并进一步分析了不同桩长条件下复合桩板结构路基的力学性能。结果及结论:跨中板下土体的附加应力随埋深增加呈现先减小后增大再减小的变化规律,且在桩底下方1~2 m处达到峰值;桩体的承载力主要由桩侧摩阻力提供,桩侧土体与跨中板下土体间的差异沉降值与桩侧摩阻力呈正相关关系;随着荷载的增大,桩侧摩阻力自下而上逐渐达到极限值;随着桩体长度的增加,板下土体沉降量逐渐减小,且在桩体极限承载力范围内,适当减小桩体长度并不会显著减小桩体所能承担的上部荷载大小。

架空式桩板结构路基静动力特性试验研究

针对常规路基在平原地区和岩溶地区建设中面临占地大、合格填料缺乏、地基处理工程量大及费用高等问题,设计一种具有一定脱空高度的架空式桩板结构路基。为了研究架空式桩板结构路基静动力特性,依托贵南高铁某架空式桩板结构路基试验段工程,开展架空式桩板结构路基静动力特性室内模型试验。试验结果表明:竖向静载作用下,结构应力随荷载值增加呈线性增大,结构整体处于线弹性工作阶段,托梁能一定程度减少应力在承载板中的集中分布。水平静载作用下,结构最大变形量出现在断轨力加载工况,为0.159 mm,换算至原尺模型为1.113 mm,变形量较小,架空式桩板结构路基具有较大的纵横向结构刚度。在1~5 Hz变频动载作用下,结构最大动加速度和动位移响应均出现在2号跨加载工况,承载板及托梁最大动加速度分别为10.10 mm/s^(2)和4.54 mm/s^(2)。结构最大动位移值为0.189 mm,换算至原尺模型为1.323 mm,远小于我国现行高速铁路标准路基竖向动位移控制值3.5 mm。变频动载试验数据显示,架空式桩板结构路基整体未产生异常振动响应现象,反映架空式桩板结构路基在1~5 Hz加载频率范围内不会发生共振。静动力试验结果综合表明,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推广应用提供支撑。

静动荷载下桩网结构路基土工格栅承载特性试验研究

以京沪高速铁路徐沪段路基为研究对象,通过室内大比例模型试验,研究了静动荷载作用下桩网结构路基土拱效应与土工格栅承载性能的变化规律,分析10万次动荷载作用后土工格栅的承载特性。结果表明:在路基填筑初期未形成稳态土拱前土工格栅应变增长较快,当形成稳态土拱后土工格栅应变增长趋于稳定,且桩帽边缘处土工格栅应变增长最快,土工格栅使得桩顶上方多承担了7.6%的荷载;10万次动荷载作用下,土拱效应依然有效,但是会产生一定程度的弱化,土工格栅减小了动荷载对土拱效应的削弱作用;相比静载动荷载作用下土工格栅应变增长迅速,最大增长了约19%;动荷载作用后土工格栅会产生拉力退化与软化现象。

高铁荷载下横观各向同性CFG桩桩土复合路基减振特性研究

基于2.5D有限元法基本原理,推导横观各向同性地基2.5D有限元控制方程,利用等代桩墙对水泥粉煤灰碎石(cement fly-ash gravel, CFG)桩桩土复合路基进行简化,建立高铁荷载下横观各向同性CFG桩桩土复合路基2.5D有限元分析模型。考虑不同车速,分析横观各向同性地基土体刚度比n对高铁荷载下地面振动的影响,研究CFG桩桩土复合路基的减振机理,探讨桩径、桩间距、面积置换率m对其减振特性的影响。结果表明:高铁荷载下地面振动随横观各向同性地基土体刚度比n的提高而减小;CFG桩能更多地将高铁运行引起的动荷载沿深度方向传导至复合路基深处,从而显著减小地面振动,且减振效果随与轨道中心距离逐渐增强;CFG桩桩土复合路基的减振效果随桩径增大或桩间距减小而增强,当桩径大于等于0.5 m或桩间距小于等于4倍桩径时,进一步增大桩径或缩短桩间距难以显著提高减振效果;振动衰减系数FVR随CFG桩桩土复合路基面积置换率m的增大而减小,当面积置换率m≥0.06时,继续增大面积置换率m对减振效果的影响较小。

下穿公路桩板路基对既有铁路桥梁的影响分析

依托那曲至拉萨公路改建工程,借助有限元软件建立下穿公路桩板路基与既有铁路桥梁有限元模型,对桩板路基与桥墩不同距离、不同桩板路基桩长和桩径下桥墩位移进行计算,分析下穿公路桩板路基对既有铁路桥梁的影响。结果表明,桩板路基与桥墩的距离及桩板路基桩长与桩径的改变都会对既有桥梁下部结构位移产生影响,合理安排新建公路与桥墩的位置、合理的桩长和桩径可减小既有铁路桥梁结构的位移。

高速公路桩板式路基关键技术研究

桩板式路基具有施工周期短、土地资源占用小等优点,在高速公路改扩建工程上有广阔的应用前景。为解决桩板式路基在高速公路上研究滞后工程实际的问题,分析桩板式路基特点,综述相关文献,在此基础上,探讨桩板式路基存在预制桩难以精确安装、新旧路衔接受力不均、预制板拼接方式陈旧等问题,并提出解决的关键技术,为桩板式路基在实际工程应用提供参考。

12m桩板路基预制π板首件施工技术分析

桥梁工程的品质、成本与施工进度决定了整个目标的达成。所以,对桥梁工程中预制π钢板首件生产施工关键技术进行深入研究有着重大的工程意义。文章将以在建工程为基础,对预制π板首件制作的具体施工工艺进行深入探讨,从而全面掌握预制π板作业的实施过程、作业要领以及有关的技术要求,以期能够有效指导预制π板施工,为大规模施工创造条件。

装配化桩板式路基的设计研究及管桩计算分析

装配化桩板式路基结构属于框架结构,上部采用预制板梁,下部采用预制管桩,可实现工厂化预制,预制板梁与预制管桩通过套筒式桩板连接构造实现快速连接。该技术相对于传统填土路基,具有刚度大,工后沉降小等特点,代替填土高度5~8 m的路基具有一定经济性,且相对于传统路基取消了放坡宽度,减少了公路占用,缓解了公路建设取土困难等问题。通过对装配化桩板式路基设计方案、方法及管桩计算的研究,为绿色公路、绿色发展提出新的解决方案。

基于优化BP神经网络的复合路基沉降预测

为准确预测CFG桩复合路基的沉降,以观测时间、累计填土厚度、软土层厚度、软土压缩模量和桩长为输入变量,基于MATLAB平台,构建网络结构为5-5-1的BP预测模型,并用粒子群算法和遗传算法分别进行优化,再以肇庆市桥北路新建工程的实测数据进行仿真,将两种优化模型和普通BP模型的预测性能进行对比。结果表明:使用PSO-BP和GA-BP预测模型预测CFG桩复合路基的沉降是可行的,且预测精度高,预测结果明显优于普通BP沉降预测模型。本文成果可为复合路基的沉降预测提供一定的借鉴与参考。