高速鐵路路基非埋式樁板結(jié)構(gòu)理論與實(shí)踐

1 緒論

1.1 引言

1.2 高速鐵路路基工程的技術(shù)特征

1.2.1 高速鐵路路基的工程要求

1.2.2 高速鐵路路基沉降控制標(biāo)準(zhǔn)

1.3 高速鐵路路基地基處理工法

1.4 樁板結(jié)構(gòu)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.5 樁板結(jié)構(gòu)路基的特點(diǎn)及分類

2 非埋式樁板結(jié)構(gòu)選型與設(shè)計(jì)理論

2.1 結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)造

2.1.1 整體構(gòu)造

2.1.2 承臺(tái)板形式

2.1.3 托梁形式

2.1.4 樁基形式

2.2 荷載工況

2.2.1 豎向荷載

2.2.2 水平荷載

2.2.3 溫度荷載

2.2.4 樁基不均勻沉降

2.3 樁板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

2.3.1 容許應(yīng)力法

2.3.2 概率極限狀態(tài)法

2.3.3 兩種設(shè)計(jì)方法的比較

2.4 結(jié)構(gòu)體系的簡(jiǎn)化

2.5 樁板結(jié)構(gòu)計(jì)算模型

2.6 樁板結(jié)構(gòu)理論計(jì)算方法

2.6.1 承臺(tái)板計(jì)算

2.6.2 托梁計(jì)算

2.6.3 樁基計(jì)算

2.6.4 換算樁長(zhǎng)法的驗(yàn)證

2.6.5 樁板結(jié)構(gòu)溫度力計(jì)算理論

2.7 樁板結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算方法

2.7.1 樁板結(jié)構(gòu)與地基土相互作用

2.7.2 樁板結(jié)構(gòu)縱向計(jì)算

2.7.3 樁板結(jié)構(gòu)橫向計(jì)算

2.8 樁板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

3 路基樁板結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與分析

3.1 優(yōu)化分析基礎(chǔ)理論

3.2 樁板結(jié)構(gòu)各部件受力特性

3.2.1 承臺(tái)板受力特性

3.2.2 托梁受力特性

3.2.3 樁基受力特性

3.2.4 結(jié)構(gòu)整體受力特性

3.3 結(jié)構(gòu)幾何尺寸優(yōu)化

3.3.1 優(yōu)化因素及方法

3.3.2 方案組合與目標(biāo)函數(shù)

3.3.3 計(jì)算結(jié)果綜合分析

3.4 設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)影響性

3.4.1 地基系數(shù)K值影響性

3.4.2 樁側(cè)m值影響性

3.4.3 樁長(zhǎng)影響性

3.5 小結(jié)

4 路基樁板結(jié)構(gòu)三維動(dòng)力數(shù)值仿真

4.1 數(shù)值仿真的意義

4.2 有限元法簡(jiǎn)介

4.3 計(jì)算模型

4.3.1 地質(zhì)參數(shù)

4.3.2 結(jié)構(gòu)單元

4.3.3 計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)

4.4 列車荷載施加

4.5 邊界條件

4.6 樁板結(jié)構(gòu)自振特性

4.6.1 自振頻率計(jì)算有限元模型

4.6.2 自振頻率與振型

4.6.3 彈性模量影響

4.6.4 跨度影響

4.6.5 樁長(zhǎng)影響

4.7 激振試驗(yàn)動(dòng)力仿真

4.7.1 激振動(dòng)力有限元模型

4.7.2 計(jì)算時(shí)程曲線

4.7.3 激振頻率影響

5 路基樁板結(jié)構(gòu)室內(nèi)模型試驗(yàn)

6 路基樁板結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)研究

7 路基樁板結(jié)構(gòu)激振試驗(yàn)研究

8 路基樁板結(jié)構(gòu)行車試驗(yàn)

9 經(jīng)濟(jì)效益分析及推廣應(yīng)用

10 工程應(yīng)用

參考文獻(xiàn)

后記 2100433B

《高速鐵路路基非埋式樁板結(jié)構(gòu)理論與實(shí)踐》結(jié)合鄭西高速鐵路濕陷性黃土地基路基設(shè)計(jì)，論述高速鐵路路基非埋式樁板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論、方法，及其在設(shè)計(jì)、科學(xué)試驗(yàn)中的應(yīng)用。主要內(nèi)容包括：路基樁板結(jié)構(gòu)選型與設(shè)計(jì)理論、路基樁板結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與分析、路基樁板結(jié)構(gòu)室內(nèi)模型試驗(yàn)研究、路基樁板結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)研究、路基樁板結(jié)構(gòu)激振試驗(yàn)研究、路基樁板結(jié)構(gòu)行車試驗(yàn)等，是對(duì)非埋式樁板結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)和介紹的工程專業(yè)書籍 。

樁板結(jié)構(gòu)是高速鐵路無(wú)砟軌道一種新的環(huán)保型路基結(jié)構(gòu)形式，因其具有強(qiáng)度高、剛度大、穩(wěn)定性和耐久性好以及建筑成本適當(dāng)、施工工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，目前已在國(guó)內(nèi)外多條高速鐵路路基以及普通鐵路不良地基處理中得到一定應(yīng)用，并將會(huì)作為一種有效控制基礎(chǔ)變形尤其是工后沉降的地基處理方式而得到廣泛應(yīng)用。

盡管樁板結(jié)構(gòu)從其傳力路徑上看類似于板式橋梁結(jié)構(gòu)，但兩者本質(zhì)上還是存在較大差別的，其一是樁板結(jié)構(gòu)沒(méi)有墩臺(tái)結(jié)構(gòu)，也未設(shè)置支座，承載板與樁基或托梁的連接方式也明顯不同于梁墩連接構(gòu)造;其二是傳統(tǒng)的橋梁結(jié)構(gòu)每個(gè)墩臺(tái)基礎(chǔ)大多采用群樁基礎(chǔ)，單個(gè)墩臺(tái)樁基的根數(shù)、長(zhǎng)度及樁徑均明顯多于或長(zhǎng)于樁板結(jié)構(gòu)的單個(gè)樁基。因此，針對(duì)樁板結(jié)構(gòu)具體的結(jié)構(gòu)構(gòu)造特點(diǎn)，研究總結(jié)高速鐵路無(wú)砟軌道樁板結(jié)構(gòu)路基的設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量控制理論和方法，對(duì)于推廣應(yīng)用樁板結(jié)構(gòu)路基具有重要的理論和工程意義。

2010年10月26日，上海鐵路局管內(nèi)的滬杭高速鐵路開通運(yùn)營(yíng)，在整個(gè)建設(shè)過(guò)程和系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中，參建各方對(duì)樁板結(jié)構(gòu)路基段進(jìn)行了大量的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和理論分析工作，從樁板結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程受力監(jiān)測(cè)、樁板結(jié)構(gòu)路基靜動(dòng)力性能分析以及高速動(dòng)車組行車試驗(yàn)等方面，系統(tǒng)開展了樁板結(jié)構(gòu)在高速鐵路沿海濱海相軟土地基處理中的應(yīng)用研究。本書結(jié)合滬杭高鐵的實(shí)踐，闡述樁板結(jié)構(gòu)路基的受力及變形機(jī)理，推導(dǎo)樁板結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力的計(jì)算公式，明確了樁板結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算方法，提出樁板結(jié)構(gòu)的合理結(jié)構(gòu)形式和構(gòu)造參數(shù);模擬高速動(dòng)車組通過(guò)樁板結(jié)構(gòu)路基及過(guò)渡段的全過(guò)程，計(jì)算分析高速列車一樁板結(jié)構(gòu)一沿海濱海相軟土地基系統(tǒng)的空間耦合振動(dòng)響應(yīng)，并與現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)力測(cè)試結(jié)果進(jìn)行綜合比較，在兩者基本吻合的基礎(chǔ)上，深入探討了高速列車在樁板結(jié)構(gòu)路基上的運(yùn)營(yíng)性能和結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性，補(bǔ)充了樁板結(jié)構(gòu)的動(dòng)力設(shè)計(jì)參數(shù)，完善了樁板結(jié)構(gòu)路基的動(dòng)力設(shè)計(jì)理論。最后，對(duì)樁板結(jié)構(gòu)路基的施工方法也進(jìn)行了探討，提出了高速鐵路樁板結(jié)構(gòu)路基設(shè)計(jì)若干建議。

所謂淺埋式結(jié)構(gòu)，是指其覆蓋土層較薄，不滿足壓力拱成拱條件（H<（2-2.5）h，h為壓力拱高）或軟土地層中覆蓋層厚度小于結(jié)構(gòu)尺寸的地下結(jié)構(gòu)。2100433B

1緒論

1.1樁板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

1.2應(yīng)用現(xiàn)狀

1.3研究概況

2設(shè)計(jì)方法的探討

2.1容許應(yīng)力法

2.2極限狀態(tài)法

2.3計(jì)算說(shuō)明

3靜力性能分析

3.1滬杭高鐵樁板結(jié)構(gòu)靜力性能分析

3.2不同結(jié)構(gòu)形式性能比較

3.3結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力分析

3.4結(jié)構(gòu)構(gòu)造參數(shù)的影響

3.5基礎(chǔ)剛度對(duì)結(jié)構(gòu)性能影響

4動(dòng)力測(cè)試分析

4.1試驗(yàn)列車

4.2測(cè)試內(nèi)容及方案

4.3評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

4.4測(cè)試結(jié)果

5動(dòng)力性能分析

5.1結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析

5.2車板空間耦合振動(dòng)分析

6動(dòng)力設(shè)計(jì)參數(shù)分析

6.1結(jié)構(gòu)變形

6.2撓跨比對(duì)動(dòng)力響應(yīng)的影響

6.3差異沉降對(duì)列車運(yùn)營(yíng)性能的影響

6.4樁板結(jié)構(gòu)與過(guò)渡段路基差異沉降對(duì)列車運(yùn)營(yíng)性能的影響

7離心模型試驗(yàn)及沉降觀測(cè)

7.1離心模型試驗(yàn)簡(jiǎn)介

7.2模型設(shè)計(jì)

7.3試驗(yàn)結(jié)果分析

7.4沉降觀測(cè)

8施工質(zhì)量控制

8.1基本要求

8.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

9設(shè)計(jì)方面的建議

9.1結(jié)構(gòu)形式

9.2設(shè)計(jì)荷載

9.3伸縮溫度應(yīng)力

9.4梯度溫度應(yīng)力

9.5結(jié)構(gòu)變形

9.6構(gòu)造規(guī)定