郭俊娥

陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院道橋工程系（714000）

煤運鐵路樁板結(jié)構(gòu)設(shè)計檢算

郭俊娥

陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院道橋工程系（714000）

通過對樁板結(jié)構(gòu)的橫橋向和縱橋向的計算，得到了橫橋向的撓度，通過對縱橋向的各工況的分析，得到的在工況4時撓度最大，工況9式樁C的軸力最大，通過與規(guī)范相比較，均滿足規(guī)范要求，可為同類工程提供設(shè)計參考。

交通運輸工程；樁板結(jié)構(gòu)；設(shè)計

1 工程概述

蒙西至華中地區(qū)鐵路煤運通道連接了蒙陜甘寧能源“金三角”地區(qū)與湘鄂贛等華中地區(qū)，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為I級鐵路，設(shè)計行車速度為120 km/h，牽引質(zhì)量為5 000 t，通道規(guī)劃設(shè)計年輸送能力為2億噸，建成運營初期年輸送能力達(dá)到1億噸，是“北煤南運”新的國家戰(zhàn)略運輸通道，在軟土地基區(qū)，采用樁板結(jié)構(gòu)進(jìn)行地基的加固處理。

2 板樁結(jié)構(gòu)設(shè)計

樁板結(jié)構(gòu)是一種介于橋梁與路基之間的一種新型軟土地基加固結(jié)構(gòu)[1]，由鋼筋混凝土樁基、路基本體與鋼筋混凝土承載板組成，承載板直接與軌道結(jié)構(gòu)連接，樁、板固結(jié)與路基共同組成承載結(jié)構(gòu)體系。本工程樁板結(jié)構(gòu)及荷載如表1所示。

3 計算分析過程

計算采用有限元軟件Ansys進(jìn)行分析得出樁板結(jié)構(gòu)內(nèi)力，板和梁[2]都采用了梁單元進(jìn)行模擬。

3.1 垂直線路方向

3.1.1 荷載分析

1）截面慣性矩

2）自重荷載

0.8 m厚頂板自重荷載：

0.4 m厚板頂碎石自重荷載：

軌道結(jié)構(gòu)自重荷載：

3）列車活載

列車單軌活荷載：

正常使用極限狀態(tài)施加的線荷載：

正常使用極限狀態(tài)施加的集中荷載：

承載能力極限狀態(tài)施加的線荷載：

承載能力極限狀態(tài)施加的集中荷載：

3.1.2 計算成果

根據(jù)結(jié)構(gòu)的實際情況，軌距為1 435 mm，計算簡圖如圖1所示。

表1 樁板結(jié)構(gòu)計算組合

圖1 結(jié)構(gòu)計算簡圖

對承載能力極限狀態(tài)下樁板結(jié)構(gòu)彎矩和軸力的分析結(jié)果如表2所示。

表2 樁板結(jié)構(gòu)彎矩和軸力匯總表（×106）

由表2可知，跨中撓度最大，最大撓度值為1.1 mm，該值小于規(guī)范要求的1.1×4 000/1300=3.4 mm，滿足要求。

3.2 順線路方向

3.2.1 荷載分析

1）截面慣性矩

2）自重荷載

0.8 m厚頂板自重荷載：

0.4 m厚板頂碎石自重荷載：

軌道結(jié)構(gòu)自重荷載：

3）列車活載

列車集中活荷載：

列車均布活荷載：

正常使用極限狀態(tài)施加的自重線荷載：

正常使用極限狀態(tài)施加的列車線荷載：

正常使用極限狀態(tài)施加的集中荷載：

承載能力極限狀態(tài)施加的自重線荷載：

承載能力極限狀態(tài)施加的列車線荷載：

承載能力極限狀態(tài)施加的集中荷載：

3.2.2 計算成果

考慮到結(jié)構(gòu)的多跨連續(xù)特性，結(jié)合實際工點設(shè)計情況選定最不利的3跨進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算。結(jié)構(gòu)計算如圖2所示。

圖2 結(jié)構(gòu)計算簡圖

考慮結(jié)構(gòu)和荷載的特點,首先對結(jié)構(gòu)施加恒載，再施加選定的10種列車標(biāo)準(zhǔn)活載和1種列車特種活載，使列車活荷載從結(jié)構(gòu)右側(cè)的H點，逐步移動到結(jié)構(gòu)的左側(cè)A點，考察其移動對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的最不利影響，得到了11個工況。限于篇幅，僅列舉兩個工況如圖3和圖4所示。

圖3 列車活荷載工況4

圖4 列車活荷載工況9

對于每種列車活荷載工況，為考慮其移動的特點，考察其移動對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的最不利影響。每種列車活荷載從結(jié)構(gòu)右側(cè)的H點，逐步移動到結(jié)構(gòu)的左側(cè)A點，每次移動0.1 m，移動230次，得到每種列車活荷載工況下樁板結(jié)構(gòu)關(guān)鍵點的最大彎矩極值，如表3所示。

表3 樁板結(jié)構(gòu)彎矩極值表

表4 樁頂軸力極值表

經(jīng)匯總可知,工況4跨中撓度最大，最大撓度值為1.2 mm，該值小于規(guī)范要求的1.1×7 000/1 300= 5.9 mm，滿足要求。

4 結(jié)語

通過計算分析表明,在表1所示的樁板結(jié)構(gòu)形式下，在橫橋向方向，跨中撓度最大，但是滿足規(guī)范要求。在縱橋向方向上，得到在工況9樁C的軸力最大。在工況4時，結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生最大的撓度，但計算結(jié)果都符合規(guī)范要求。

由于樁板結(jié)構(gòu)實際的理論研究滯后于工程應(yīng)用，其作用機(jī)理尚不清楚，因此在實際工程應(yīng)用是要進(jìn)行必要的檢算,一旦發(fā)現(xiàn)有不安全因素，要及時進(jìn)行調(diào)整。

[1]詹永祥.高速鐵路無砟軌道樁板結(jié)構(gòu)路基設(shè)計理論及試驗研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2007.

[2]楊曉華.鄭西客運專線路基樁板結(jié)構(gòu)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)分析[J].山西建筑,2009(15)：278-279.