高速铁路无砟轨道路肩桩板墙侧向位移特征及状态控制设计方法研究

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1、高速铁路无砟轨道路肩桩板墙侧向位移特征及状态控制设计方法研究第1章绪论1.1研究背景、意义及问题提出高速铁路是20世纪以来世界交通运输领域的最重要的技术成果之一，是铁路现代化的重要标志[1]。世界高速铁路最早发展起始于1964年10月通车，营运时速21()kmyh的日本东京至大阪新干线，由于高速铁路运行的列车具有高时速、高安全性和高舒适性等优点，在随后的数十年，高速铁路得到了快速的发展，法国、德国等国家相继建成了一定规模的高速铁路网。我国高速铁路起步相对较慢，起始于2003年10月通车，营运时速为200km/h

2、的秦沈客运专线，后经10余年的快速发展，相继建成武广、京沪等大长干线高速铁路，目前已拥有总里程超过1.6万公里的高速铁路网，在今后的中远期规划中，还将进一步完善我国高速铁路网。高速铁路是一个地域跨度很大的带状工程，线路通过地区地质条件复杂、地质环境的多样性给高速铁路的建设带来很多技术难题急待解决，同时，高速铁路要保证列车的高速、安全和舒适的运行也给高速铁路的建设带来了巨大挑战。高速铁路线路通过主要形式有路基、桥梁和險道，其中，桥梁和隧道由于自身刚度较大，抵抗轨道结构及列车荷载所产生的变形能力强，而路基是由土体材

3、料所构成，其高度的非线性应力一应变关系以及受自然环境及诸多不确定因素的影响，使得控制路基变形成为路基设计中的关键技术问题⑴。当前我国高速铁路路基上的轨道结构有无昨轨道和有昨轨道两种形式，有诈轨道在使用期内可以通过整道维修消除轨道结构和路基产生的累积变形，而无昨轨道由于采用了混凝土结构，虽然具有较大的支撑刚度，但其适应变形能力差，因此无碎轨道在设计寿命期内原则上不允许进行大规模维修。我国《高速铁路设计规范》(TB10621-2014)明确规定：无碎轨道路基工后沉降应符合扣件调整能力的线路竖曲线圆顺的要求，工后沉降

4、变形不宜超过I5mm，沉降比较均匀并且调整轨面高程后的竖曲线半径不小于0.4V/时允许工后沉降为30mm。面对土体材料力学性质的复杂性以及严格的路基变形控制要求，使路基工程成为高速铁路设计中的重点和难点。.1.2国内外研究现状随着我国高速铁路的快速发展，特别是无昨轨道结构的高速铁路，其运行高速、平稳等特点，在新建的高速铁路中所占比例越来越大，然而无碎轨道高速铁路对路基工后沉降的控制严格，也对路基设计带来了更高的要求。在带有支挡结构的路基中，支挡结构在路基填土侧压力的作用下，势必会产生一定的位移，进而对路基工后沉

5、降带来一定的负面影响，针对墙高较大、墙顶自由的桩板式挡墙来讲更是如此。从柱板墙这种被动式受力的工作机理来看，影响桩板墙墙体位移的主要因素是披前土的变形以及抗力的发挥，当柱体刚度较大时，其自身的晓曲变形基本可以忽略。因此，充分掌握桩板墙桩前土变形及抗力的大小、分布形式、影响范围以及桩前土变形的时间效应等是控制墙体位移的重要前提条件，此外，墙顶位移对路基工后沉降的影响程度、影响范围等是提出具体挡墙位移控制标准的决定性条件，也是提出基于位移控制的墙背土压力计算方法的前提。以下就这三大方面的内容对国内外研宄现状进行总结

6、和阐述。..第2章高速铁路无碎轨道路肩被板墙现场试验2.1工点概况在新建贵广、成渝高速铁路上各选取一处路肩柱板墙典型工点进行现场试验。工点一为贵广高速铁路D1K395+268?+278的区间线路，线路平直，地基自然坡度为5?45。，地基覆盖层为粉质黏土，层厚约10m，天然容重丫=20.1kN/m3，天然含水率vv=25.8%，饱和度5;=100%，天然孔隙比e=0.702，4=0.1，直剪快剪试验得到的c=52.4kPa，9=13.2°，压缩模量￡￥1.2对.OMPa;下伏基岩为页岩。柱体嵌固段长度为1

7、6m，埋入基岩内约6m，悬臂段设计长度8m。锚固桩为矩形截面，截面尺寸2X3m，采用C35钢筋混凝土绕筑，换算截面惯性矩/产5.22m4，桩中心间距5：m;挡土板尺寸为4X0.5m，厚度0.35m，采用C35钢筋混凝土预制，搭接于桩体上，每边搭接长度为0.5m;地基采用无桩帽的CFG桩处理，桩径0=O.5m，桩间距1.6m;路堤填土采用A、B组填料，基床表层采用级配碎石填料。工点二为新建成渝铁路客专DK38+276.95?+294.95的区间线路，线路平直，地基自然坡度30°，地基覆盖层为粉质點土，层厚

8、约2rn(施工中己挖除)。桩体嵌固段长度约13m，埋入弱风化基岩内约10m，悬臂段设计长度lOm，桩体截面为矩形，截面尺寸为2X3m，采用C35钢筋混凝土饶筑，桩中心间距6m;挡土板尺寸为6X0.5m，厚度0.3m，采用C35钢筋混凝土预制，搭接于柱体上，每边搭接长度为1.0m;路堤填土采用A、B组填料，基床表层采用级配碎石填料。试验工点断面及现场照片分别如图2-1和图2-2所示。.