【摘 要】
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随着经济发展,我国铁路客运、货运量的不断增加,既有铁路的客货运输量将满足不了未来长远的需求,既有铁路的拓宽改造工程就势在必行。在西部山区,铁路拓宽往往受到地形的限制,边坡支护如果采用单排桩,可能需要桩的尺寸足够大,耗费较多的材料,故考虑采用前后组合桩板墙进行边坡支护。目前对组合桩板墙力学机理的研究明显不足,特别是前后组合桩板墙相互作用机理方面。因此,本文针对中兰客专兰州枢纽西固段的新建前后组合桩板
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随着经济发展,我国铁路客运、货运量的不断增加,既有铁路的客货运输量将满足不了未来长远的需求,既有铁路的拓宽改造工程就势在必行。在西部山区,铁路拓宽往往受到地形的限制,边坡支护如果采用单排桩,可能需要桩的尺寸足够大,耗费较多的材料,故考虑采用前后组合桩板墙进行边坡支护。目前对组合桩板墙力学机理的研究明显不足,特别是前后组合桩板墙相互作用机理方面。因此,本文针对中兰客专兰州枢纽西固段的新建前后组合桩板墙项目进行现场实测,并通过有限元软件对现场工况进行数值模拟,同时模拟其余的六种工况,对前后组合桩板墙进行受力分析,研究其受力及变形机理,结论如下:(1)对现场的数据进行实测、记录与整理,得到前后桩承受的土压力、弯矩以及位移,整理绘出应力、弯矩和位移曲线,后排桩最大弯矩出现在桩底以上1/3位置处,考虑该位置处有潜在滑裂面,且滑裂面以下为锚固段。比较左右桩,应力、弯矩和位移的规律性较为一致,但数值存在差异,分析其产生差异的原因时,考虑为组合桩另一端相邻桩的差异导致的。(2)采用Midas GTS NX软件对实际工程按施工过程进行数值模拟,并对结果进行分析。考虑桩前土压力、桩后土压力和横梁作用力的共同作用,分析后排桩与前排桩在桩前、桩后的应力分布曲线规律,比较后排桩桩后应力值与前排桩桩前应力的值,得到后排桩在前后组合桩中的应力分摊比。左右组合桩的应力分布规律较为一致,左右组合桩另一端相邻桩存在的差异导致左右组合桩的应力值和应力分摊比有所区别。相应的,左、右横梁上下端的应力分布规律也较为一致,应力数值有所区别。挡土板的应力近似对称,左右端的应力差导致挡土板的偏转。前、后排桩X方向的位移看作分别绕一点产生转动,Y方向的位移与X方向的位移近似。仅考虑后排桩作为单排桩通过理正软件进行安全性检算,得出安全的结论,则组合桩板墙的安全性也得到了保证。(3)除了实际工况之外,还对六种工况下的数值模拟进行了研究。通过减小桩底长度和悬臂端的长度,改变横梁与前后桩的连接方式,分析比对几种工况下的应力最值、应力分摊比和位移。应力最值的位置与横梁位置有关,悬臂端的减小对应力的增加更为敏感,横梁固接有助于应力的减小。所有的工况都与施工阶段的推进有正相关性,在第五层填土阶段到加列车荷载阶段,各工况的应力分摊比相对稳定,且各工况在加列车荷载阶段的应力分摊比差距不大,考虑前排桩对后排桩都起到了很好的应力分摊作用。悬臂端减小1m的工况对位移的变大更敏感,其位移的零点与其他工况不同,其他工况位移的零点比较集中。
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