桩板结构地基处理

1、桩板结构地基处理概述及设计计算道路与铁道工程目录目录 无碴轨道桩板结构路基提出的无碴轨道桩板结构路基提出的背景背景 桩桩板板结构路基的板结构路基的板-桩结构力学特点桩结构力学特点 桩板桩板结构的技术经济优势结构的技术经济优势 桩板结构路基的适用桩板结构路基的适用场合场合 桩板结构路基存在的问题桩板结构路基存在的问题 无砟无砟轨道桩板结构路基设计理论轨道桩板结构路基设计理论无碴轨道桩板结构路基提出的背景传统的路基结构：高路堤：总总沉降及工后沉降量沉降及工后沉降量较大、差异较大、差异沉降难以沉降难以控制控制低路堤：动力动力对地基的影响显著对地基的影响显著,导致工导致工后沉降后沉降难难以控制以控制以

2、桥代路：横向稳定性方面较差,尤其在曲线段上，造价很高高速铁路无碴轨道桩板结构路基优点：强度强度高、刚度大、稳定高、刚度大、稳定性和耐久性性和耐久性好好组成：钢筋混凝土桩钢筋混凝土桩基、路基基、路基本体本体、钢筋混凝土承载板钢筋混凝土承载板承载板直接与轨道结构连接,桩、板固结与土路基共同组成一个承载结构体系特点：综合板式无碴轨道或轨枕埋入式无碴轨道无碴轨道结构与桩基础的各自结构与桩基础的各自特点特点,充分利用桩-土、板-土之间的共同作用来满足无碴轨道的强度与沉降变形要求。图1 遂渝线桩板结构路基试验段国内首次！国内首次！桩板结构路基的板-桩结构力学特点图2 桩板结构路基剖面图桩与板之间固结能分担

3、板身的弯矩,削弱在桩顶处板身的负削弱在桩顶处板身的负弯矩峰值弯矩峰值,减弱板厚,节省昂贵的支座费用,施工也更简易。只有在板与板连接的边跨处,由于温度应力的原因,才在板端桩顶处设置承台结构,板与承台之间通过设置传力杆采用铰结方式连接。在固结的情况下,桩-板之间通过钢筋相互嵌面,整体刚结的,因而结构在结构在纵、横向都有如刚构纵、横向都有如刚构。结构的强度在很大程度上视板一桩连接的刚度而异。在边跨处约束放松,做成铰结,则除边跨外桩顶处将承担较大的负弯矩。由于承载板较宽,较一般宽度窄小的条形板梁有大得多的承载能力,原因如下（1）泊松比影响承载板受荷时两个方向正交受弯。在一个方向受弯时,板的上缘受压缩,

4、将产生侧向膨胀,这个侧向膨胀将抵消和缓解垂直方向受弯时上缘的压缩,反之亦然。同样,板的下缘受拉伸,将产生侧向收缩,这个侧向收缩将抵消和缓解垂直方向受弯时下缘的拉伸,反之亦然。（2）拱壳作用桩与板刚性固结,能承受横推力和弯矩,荷载通过板厚传达到桩上经过一个拱壳形的传力路线,使板式结构起到拱壳的作用。（3）混凝土内的有效拉力一般计算时混凝土的拉力是不考虑的,实际在混凝土未开裂前其抗拉能力仍然起着相当大的作用。前三个作用皆能使钢筋应力减小,从而提高了结构的承载能力,但另一方面也使混凝土的压应力有所增大。在设计时宜按钢筋应力控制,使混凝土压应力略有富余。（4）板体横向刚度大即使在集中荷载作用下板体也能

5、全宽参与受力。（5）桩与板刚结在纵横方向皆可由于桩顶负弯矩而减少跨中正弯矩另外,承载板采用较高标号混凝土较高标号混凝土是较经济合理的。桩板结构的技术经济优势整体性强、稳定性好桩板结构适应性强施工方便，加工制作简易节约造价对填料要求低便于控制工后沉降桩板结构路基的适用场合桩板结构路基具有良好的技术和经济优越性,是宜于推广的新型无碴轨道路基结构形式1.已建路堤的补强加固2.旧线改造工程3.工程地质条件复杂的路堑地段4.既有线有碴改无碴轨道工程5.两桥隧之间短路基6.道岔区路基桩板结构路基存在的问题1.初期投资和综合效益问题初期投资较大，但在相同纵向长度范围内,桩板结构路基造价仅为桥梁结构造价的一半

6、。2.实测资料的缺乏3.噪音问题无碴轨道刚度较大,弹性较差,增加了轮轨的振动及辐射噪声。无碴轨道的混凝土构件形成了较强的声反射刚性表面,加强了噪声的混响作用和噪声向两侧的辐射,使噪声强度增大。4.轨道弹性问题刚度较大,弹性较差，桩板结构路基的弹性主要由扣件及轨下橡胶垫板提供,橡胶垫板可以增加轨道的整体弹性,减少轮轨作用向板下的传递,起到隔振的作用5.修理与修复问题桩板结构作为刚性结构,在后期运营阶段仅允许少量的改善,如调整轨道几何形态,一般只能靠扣件来实现,当发生较大变化时,调整十分困难,特别是钢筋混凝土承载板,达到承载强度极限时将产生断裂,轨道几何尺寸将发生急剧恶化无砟轨道桩板结构路基设计理

7、论1.桩板结构路基设计荷载桩板结构路基的设计,必须考虑在施工和设计使用期限内永久荷载、变化荷载和偶然荷载的作用,根据临界状态和验算事项进行适当的荷载组合。设计时一般考虑荷载有固定恒载轨道竖向列车荷载轨道横向荷载轨道纵向荷载离心力冲击力风荷载雪荷载地震影响。承载板设计承载板设计流程如下确定竖向列车荷载活载图式,根据设计时速确定结构的荷载组合系数根据地质条件及线路纵向布置图,拟定桩基础的横向桩间距和纵向桩间距初步拟定承载板的材料刚度、板宽、板厚及板长按刚构连续板计算模型,在给定活载图式下,按影响线法找出最不利荷载位置进行布载,计算截面弯矩、剪力包络图按板梁理论进行配筋设计验算在组合荷载下承载板的翘

8、曲变形及强度是否满足设计要求根据桩基反力,确定桩长,验算单桩承载力及其沉降是否满足设计要求。改变纵向桩间距,对承载板进行优化设计,选择最终方案。下部桩基础设计选择合理的桩径、桩长、桩距是桩板结构设计的又一关键环节,按沉降控制设计思想,在允许的沉降变形范围内,以充分调动桩间土、桩底土的承载能力为目的,使桩土共同作用,在此前提下来布桩,验算单桩及路基整体承载力是否满足要求,反算在拟定的布桩方案下桩板结构路基的沉降量是否在允许的范围内。从而大幅度降低建设成本,实现较高的技术经济效益。1.桩长桩长的确定主要取决于需要加固土层的厚度,一般都穿透最薄弱土层,落在相对好的土层上,视建筑物的设计要求和工程地质条件而定,应满足强度和变形要求。2.桩径桩