公路下穿既有铁路新建泡沫轻质土路涵过渡段静动力特性研究

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采用优质轻型材料换填过渡段填土是一种主动解决过渡段不平顺问题的方法,近年来受到广泛关注。鉴于泡沫轻质土良好的工程特性以及在公路领域路桥过渡段的优秀表现,将其引入铁路领域过渡段具有重要的研究价值。由于铁路线路的特殊性,泡沫轻质土在公路路桥过渡段领域的相关研究及应用技术仅能作为参考,尚不足以支撑其在铁路领域的推广。因此本文依托中国铁路武汉局集团有限公司科技研究开发计划课题(课题代码:17G01),通过材料试验、数值分析、现场长期稳定性监测以及行车动力测试等方法对泡沫轻质土用于铁路过渡段领域的适用性进行了研究,主要开展了如下工作:(1)针对公路路桥过渡段应用中泡沫轻质土由于刚度差或不均匀变形而易产生贯通裂缝造成结构脆性破坏的工程缺陷,采用玄武岩纤维丝及纤维网加筋改善泡沫轻质土的延性。试验发现纤维丝可以在一定程度上提高各项力学强度指标,但无法改变脆性破坏的破坏形式,纤维网可以极大地提升材料的韧性,抵抗下部裂缝向上部的延伸。推荐泡沫轻质土过渡段结构设计中在泡沫轻质土结构层顶部及底部范围内采用纤维网加筋泡沫轻质土。(2)针对刚性结构物与泡沫轻质土路基结构之间的沉降变形差和刚度匹配问题,建立数值分析模型,对比分析在不同回填材料和过渡段结构形式下施工对既有结构的影响、路基压缩沉降量以及列车动荷载作用下车辆、轨道和路基动响应的变化规律。综合分析数值计算结果,推荐设计采用700密度级泡沫轻质土按照过渡段与既有路堤之间纵向衔接坡度为1:2的倒梯形结构形式填筑过渡段范围内基床底层及以下路基。(3)为验证泡沫轻质土在铁路过渡段中的适用性,开展现场静动态监测试验。结果表明:采用泡沫轻质土回填过渡段可以解决诸多工程技术难题,不仅有效控制了过渡段沉降,实现动响应均匀过渡,还具有施工便捷、不影响既有线运营等优势,在铁路过渡段工程中具有较好的应用潜力。
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