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。

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2~15Hz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推广应用提供理论支撑。