基础加固对重载铁路桥梁运营性能影响研究

作     者：杨延召 

作者单位：石家庄铁道大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘永前;黄先国

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：重载铁路桥梁 基础加固 冲击钻孔桩 施工监控 开挖优化 

摘      要：随着我国货运铁路的飞速发展,列车轴重与年运量的不断增加对在役铁路桥涵工程结构提出了更高的通行要求。由于在役桥梁早期设计标准较低、施工质量较差、加之后期运营损伤、自然灾害（如冲刷）等原因导致基础薄弱,对铁路运输安全造成了一定程度的影响,部分在役铁路桥梁已不能满足重载运输的发展趋势及其安全运营的需求,对其进行加固,实现性能提升已迫在眉睫。目前针对在役重载铁路桥梁基础加固,尤其在不中断铁路货物运输的前提下开展的基础加固,会不可避免的对铁路桥梁的正常运营产生一定程度的影响。本文以朔黄重载铁路礠河特大桥冲击钻孔法加固桩基项目为依托展开研究,主要研究内容及结论如下:（1）综合考虑在役重载铁路桥梁桥下低净空、河床土质条件、现场施工便利、对结构和运营列车使用扰动小等因素,提出了基于冲击钻孔法的桩基扩大加固技术,制定了该加固方法施工流程及关键施工工序,并通过理论分析研究了基础加固施工过程中不同轴重和不同行驶速度的列车、正常通行对桥梁运营性能参数的影响规律,并根据分析结果提出了列车过桥限速对策。（2）利用MIDAS/GTS软件建立礠河特大桥基础加固施工全过程有限元模型,分析了承台周围填土开挖方式、开挖深度、冲击钻孔位置及成孔顺序等施工因素对铁路主梁跨中横向振幅和墩顶横向振幅的影响规律,以规范规定的正常运营性能允许值为优化目标,得出最优基础加固方案与不同轴重列车通行本桥的最大行驶速度的关系。（3）制定了在役重载铁路礠河特大桥基础加固施工监控方案,优化提出了桥梁在加固施工中的静动力观测参数、测点布置关键位置及数量以及观测频率,结合数值分析建立桥梁运营性能实时评价与预警系统。通过实测数据与理论分析结果的对比,验证了有限元模型数值分析在铁路桥梁基础加固施工优化中的适用性和正确性,优化后的施工方案和提出的限速方案也将主梁跨中横向振幅和墩顶横向振幅控制在了合理的允许范围内,实现了不中断重载铁路运输的基础加固目标。