軟土地基上堆載工程對(duì)既有高速鐵路橋梁樁基影響及其控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中國(guó)高速鐵路建設(shè)進(jìn)入一個(gè)快速發(fā)展階段。有些城市中早已有多條高速鐵路投入運(yùn)營(yíng)，但是由于城市發(fā)展的需要，難免會(huì)出現(xiàn)靠近既有高速鐵路設(shè)施的工程建設(shè)項(xiàng)目。沿海地區(qū)軟土層較厚，土體強(qiáng)度低，通常采用堆載預(yù)壓的方式對(duì)其進(jìn)行處理。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，在軟土地基上進(jìn)行堆載預(yù)壓時(shí)，土體會(huì)產(chǎn)生較大變形，其豎向沉降可以達(dá)到幾米，水平變形也相當(dāng)大。當(dāng)土體松軟時(shí)，較大的水平變形嚴(yán)重威脅到周圍既有高鐵樁基的正常使用，甚至?xí)鸾Y(jié)構(gòu)破壞。而高速鐵路的正常

2、運(yùn)營(yíng)對(duì)軌道平順度要求較高，如何控制軟土地基的大變形對(duì)高速鐵路的影響成為當(dāng)務(wù)之急。本文以福建沿海某堆載工程為依托，分析其對(duì)臨近既有高速鐵路橋梁樁基影響規(guī)律及影響因素，并提出適用于軟土地基高鐵橋梁樁基變形控制方案。
　　(1)對(duì)大面積堆載下土體變形以及樁-土相互作用分析方法的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了系統(tǒng)分析總結(jié)。針對(duì)基于經(jīng)驗(yàn)或試驗(yàn)數(shù)據(jù)方法所得結(jié)果一般與實(shí)際相符，只是需要前期大量工程數(shù)據(jù)或現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn);計(jì)算土體變形的理論分析法主要基于彈性理論，對(duì)于堆

3、載下土體大變形適用性差;有限元軟件結(jié)果顯示直觀，且便于研究各因素影響分析，但是對(duì)于模型的建立要求較高。
　　(2)本文以福建沿海某堆載工程為依托，對(duì)大面積堆載作用下深厚軟土的沉降變形及水平位移分布規(guī)律進(jìn)行了分析，指出在大面積堆載作用下，土體豎向變形表現(xiàn)為馬鞍型，靠近堆載邊界處豎向沉降較大;土體水平變形表現(xiàn)為向遠(yuǎn)離堆載的方向逐漸減小，在坡腳位置水平位移最大，并隨距堆載距離的增加，深層土體水平位移分布表現(xiàn)為由三角形分布向梯形分布轉(zhuǎn)變。

4、
　　(3)開展了堆載作用下高鐵橋梁樁基受力與變形規(guī)律的數(shù)值模擬分析，結(jié)果表明，在堆載作用下，樁頂水平位移最大，已達(dá)到22mm，超出了高速鐵路的限值要求。同時(shí)承臺(tái)向背離堆載側(cè)傾斜，橋面橫向坡度發(fā)生改變。在樁與承臺(tái)連接處存在較大的剪力與彎矩，其彎矩值在400kN.m左右，在連接處產(chǎn)生了較大應(yīng)力。
　　(4)在土體水平位移模擬預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，考慮樁端與樁底變形特征，進(jìn)行樁身變形與內(nèi)力的計(jì)算。運(yùn)用基于土體變形預(yù)測(cè)的兩階段分析法，考慮

5、承臺(tái)對(duì)樁頂?shù)募s束作用，運(yùn)用相應(yīng)的有限差分法計(jì)算程序計(jì)算，對(duì)堆載作用下土體側(cè)移場(chǎng)中樁基變形與內(nèi)力進(jìn)行分析。數(shù)值模擬方法和兩階段分析法的對(duì)比結(jié)果表明，兩者有較小誤差，在合理范圍內(nèi)。鑒于兩階段分析法只需了解樁端約束條件，差分法計(jì)算程序較易獲得，在實(shí)踐應(yīng)用更為方便、有效。
　　(5)系統(tǒng)分析了堆載特征（堆載距離、荷載等級(jí)、堆載速率），軟土特性（土層厚度、土體泊松比、彈性模量）等因素對(duì)鄰近大面積堆載的樁基內(nèi)力與變形的影響規(guī)律。結(jié)果證明，荷載

6、等級(jí)與樁基內(nèi)力及變形呈現(xiàn)性關(guān)系，隨荷載增加，樁基的附加內(nèi)力與變形逐漸增加。堆載距離與樁基的變形和內(nèi)力變化呈對(duì)數(shù)關(guān)系，距離較近時(shí)，隨距離減小樁基內(nèi)力和變形急劇增加;距離較遠(yuǎn)時(shí)，隨距離增加樁基內(nèi)力與變形變化較小;堆載速率對(duì)樁基的影響主要體現(xiàn)在堆載過程中，對(duì)最終結(jié)果影響較小。泊松比小于0.4時(shí)，樁基的變形與內(nèi)力變化不明顯，泊松比在0.4～0.5之間時(shí)樁基內(nèi)力與變形變化較大。軟土層厚度和彈性模量對(duì)樁基影響較大，其中軟土層厚度增加，樁基內(nèi)力與變形