文摘

随着中国铁路的发展面临的高陡边坡是不可逆的;特别是强降雨和地震等严重的情况下,这种边坡地质灾害,严重影响桥子结构的安全性和稳定性。目标,长期monitorization和数值分析进行了研究,和影响机制高陡斜坡上的桥梁结构的应力和变形特征进行了研究。研究结果表明,在降雨和地震的影响,原有的应力平衡高陡边坡坏了,和滑坡推力的可能性增加;剩余的综合影响下滑坡推力,在坡脚牵引力,桥梁板的垂直重力和汽车,桥帽会变形。此外,桥墩的变形超过允许的桥墩的顶部的侧向位移,达到111.7%∼112.4%的极限,严重影响桥梁结构的稳定性和铁路的安全服务。因此,通过增加的支持强度坡脚和桥梁桩基础的直径,可以减少坡脚的牵引力,和桥梁桩基的抗滑阻力可以提高,可以促进了桥梁结构的安全。

1。介绍

考虑到铁路对齐和自然环境,许多铁路已建成高陡斜坡在中国铁路的发展;这时,岩石和土壤的水平力会受到桥的子结构。此外,因为桥的子结构主要是为了确保垂直可支持性,水平承载力是有限的,和墩基础的变形需要严格控制。特别是暴雨和地震等严重的情况下,高陡边坡是容易发生整体滑动和表层土滑动和崩溃,严重影响安全稳定的子结构的桥1- - - - - -5]。

与平地相比,桥梁的子结构高陡边坡更复杂,有许多不同的承载机理和应力条件。鉴于其应力特征,垂直载荷的影响研究了桥的子结构的负载效应方面的边坡土壤、桥子结构的轴承特性斜率,和应力-应变关系6- - - - - -12]。

桥子结构的加载机制研究主要采用理论分析的方法,数值模拟和模型试验。在受到水平荷载、变形特点和内部应力和变形之间的关系桥的子结构进行了研究[13- - - - - -19]。

尽管有很多相关的研究,他们只是进行定性调查方面的变形特点和影响机制,以及定量研究仍然是有限的。

本文基于铁路高陡斜坡的影响机制桥子结构的应力和变形特点进行了研究。

2。长期Monitorization概述

2.1。项目的介绍

桥梁结构位于脚下的陡坡,在冲积扇的范围积累区和河流阶地区,和这一地区的地形相对平坦,东部高(在山的一边)和低在西方(河),形成深深的沟壑。为了减少高陡斜坡上的威胁桥子结构,antislide桩主要采用防护措施如图1和2。

2.2。高陡边坡的稳定性评价

如图3,滑坡规模相对较大,由两个滑坡在南北方向。北滑坡,主要的方向轴是NW81°,纵向坡度约为42°,主轴的长度约为130米,和滑坡底部的宽度大约是202米。从地貌学的角度,滑坡的潜在崩溃,和滑动面比积累陡层;此外,岩石和土壤分布不均,和软弱岩石和土壤容易风化和软化水。

在地质结构的强烈影响下,岩体破碎,节理裂隙更发达的“X”和节理面主要是正交层。关节表面相对直接,地球表面的关节稍微开放(1 ~ 5毫米),0.3 ~ 1米的空间,砂岩间距很大,板间距很小,岩石主要沿节理面分解,形成危险的岩石悬崖上。

根据现场调查,分析了高陡边坡已经在桥上底座产生重大影响,及其不稳定性可能危及桥梁子结构的情况下降雨或地震。

3所示。长期Monitorization和分析高陡边坡的影响在子结构的桥梁

3.1。长期Monitorization的设计

3.1.1。Monitorization方案

,的深层位移斜率,antislide桩的变形和应力,桥梁桩基础的压力都是监控。

3.1.2。降雨条件下

滑坡是位于四川西北部的高山气候区,年降水量500 - 900毫米,和30年的年平均降水量为731.226毫米。雨季从6月初到9月中旬,约占50%至60%的年降雨量。

3.1.3。地震条件

2008年5月12日,M8.8地震发生在汶川,四川省阿坝县和M7.0地震发生在九寨沟县,阿坝县,四川,2017年8月8日。滑坡所在区域的强度是6.0。

3.2。长期Monitorization和分析高陡斜坡的影响在降雨条件下桥梁工程

如图4在雨季,29 # antislide桩表现出相同的变形特性在不同深度;antislide桩的位移不断增加,和最大变形达到5毫米在5米的深度。

如图5,也可以发现29 # antislide桩表现出的趋势相对位移随深度,和表面的最大变形是6毫米,表明采用antislide桩有效,高陡边坡是在正常降雨条件下处于稳定状态。

如图6在雨季,身体压力的桩显示的形状”ε“在整体和不断增加的趋势。压力达到最大19米,平均每天增加0.12 MPa;这种低增长率表明antislide桩具有良好的支持作用时桩压力是增加了降雨量的影响下的斜率增加推力。

如图7在雨季中,压力对4 #桥墩桩基础的一般表现出温和的增长趋势,平均每天增加0.012 MPa和达到最大10米;此外,与29 # antislide桩相比,其增长率降低了90%。同时,桩基础显示附近的应力反向点选取界面,−4.37 mpa的压力,和它的价值增加降雨;这表明由于antislide桩的存在,剩下的滑坡推力受到桥梁桩基础是显著降低,桥梁桩基础是几乎没有受到影响。

在一个常规降雨,桥的支撑结构可以保证滑坡推力的增加没有明显影响桥梁结构的压力。然而,它不能保证的情况下极端降雨或连续的强降雨。

3.3。长期Monitorization和分析高陡斜坡的影响在地震条件下桥梁工程

如图8地震期间,29 # antislide桩通常显示相对位移随深度的特点,但其变化成为温柔的深度25米35米的深度。地震发生后,位移并没有改变,表明地震6.0级的不会导致产生重大影响的高陡边坡,边坡可以保持稳定。

如图9,斜率是被地震,29 #侧斜孔产生的最大位移0.8毫米;这个小位移表明,坡体处于稳定状态。

如图10在地震的作用下,身体的压力antislide桩通常显示一个逐渐增加的趋势。地震发生后,《每日压力增量是37个kPa,和桩没有显著变化,表明antislide成堆的压力起到良好的辅助作用,是在一个稳定的状态。

如图11地震期间,4 #桥墩桩基础的应力特征在雨季类似,除了压力相对较小;这表明由于antislide桩,剩下的滑坡推力引起的松动引起的岩石和土壤明显减少了,也没有明显的对桥梁桩基的影响。

的影响下与6级地震,滑坡推力的增加高陡边坡不产生重大影响桥梁结构的压力因为桥梁结构的支持。然而,在极端地震条件下的情况可能会有所不同。

4所示。数值分析高陡边坡的影响在子结构的桥梁

4.1。数值模拟

以下4.4.1。模型的建立

在这个研究中,应用FLAC3D软件采用数值计算和分析。在建模过程中,土壤采用莫尔-库仑本构;桩帽和antislide桩模拟固体元素;桩的桩基模拟元素;和锚索模拟电缆的元素;此外,正常的位移限制,底部是固定的,但表面的斜率是免费的,如图12。

根据滑坡的现场地质调查,可以确定地层参数,见表1。

4.1.2。降雨条件下

降雨会增加边坡土壤的含水量,导致减少的凝聚力和内摩擦角,进而造成边坡不稳定。为了模型的最不利条件极端降雨,土壤参数当土壤接近饱和状态。

4.1.3。地震条件

准静态法进行地震边坡的分析,和网站的峰值加速度振动是0.2克。一种罕见的地震设防烈度为8为基本加速度α水平地震的综合水平地震系数αw为0.05。

4.2。极端降雨条件的数值计算

4.2.1。准备为模拟位移分析

如数据所示13- - - - - -15在相同降雨条件下,有三个截然不同的地区显示变形;其中,上盘的变形面积66 # antislide桩是最明显的,和土壤的最大位移是330毫米;29 # antislide桩之间的最大变形是27.2毫米,和土壤之间的29 # antislide桩帽畸形的10.68毫米,表明降雨的作用下,产生的边坡滑坡推力,但位移逐渐减少,因为antislide成堆的两行。同时,29 # antislide桩产生的挤土效应的土壤在河边;因此,剩下的滑坡推力在桥上桥的变形引起的帽子,和一个100毫米变形发生在脚趾的斜率,表明控制边坡变形的脚趾应该考虑在设计的支持。

在滑坡推力的综合影响下,河边的牵引力,垂直桥梁板,和车辆重力,桥帽发生整体倾斜变形,顶部的18.26毫米搬到山上相对于底部,底部移动7.19毫米到河边,达到111.7%的许用16.35毫米的侧向位移限制“铁路桥梁和涵洞的设计代码”(20.,严重影响铁路运营的安全。

4.2.2。桥梁桩基础的应力分析

极端降雨条件下,由于土层的强度,减少桥梁桩基础的压力主要是显示如下图的特征16。

桥梁桩的弯矩的分布密切相关的地层。剩余的共同作用下滑坡推力和坡脚的牵引力,每个桩的弯矩的分布不同;其中,桩2和3显示了最大负弯矩和最大负弯矩桩2出现在14米以下桩,桩的最大负弯矩3出现在23 m低于桩的顶部。从桩1到4,最大负弯矩的位置不断下降斜率的基石。

与普通桥梁桩基础相比,高陡斜坡上的桥梁桩基础具有双重功能的承载和抗滑阻力。在桥梁设计中,边桩的加固和帽应该特别关注。与此同时,相应的加固设计应选用根据每个桩的弯矩的分布特征。

4.3。极端地震条件的数值计算与分析

4.3.1。位移计算结果分析

如数据所示17- - - - - -19地震的强度的影响下,8°,边坡变形特征是类似极端降雨条件下。变形上的66 # antislide桩与最大最明显的土224.7毫米的位移;29 # antislide桩之间的最大变形是40毫米,和土壤之间的29 # antislide桩和帽子变形17毫米;这表明在两排antislide桩的作用下,剩下的滑坡推力作用在桥上帽桥的变形引起的平台,以及184毫米在坡脚变形。

地震作用下,桥梁帽还显示整体倾斜变形,在底部移动9.86毫米到河边和山坡顶部移动18.37毫米,达到112.4%的16.35毫米侧向容许位移限制桥墩的顶部的“铁路桥梁和涵洞的设计代码”(20.),严重影响铁路运营的安全。

4.3.2。桥梁桩基础的应力分析

8度地震烈度下,由于岩体内部的桥梁结构的变化,桥梁桩基础的压力主要是显示以下特点。

如图20.地震的影响下,桥梁桩基的受力特性,更符合以下的降雨量;的负弯矩桩2和3是最大的,最大负弯矩桩2出现在14米以下桩,桩的最大负弯矩3出现在24.5米以下的堆。从桩1到4,最大负弯矩的位置不断下降。

5。结论和讨论

用铁路滑坡的身体为背景,现场监测试验和数值分析进行了高陡斜坡上。高陡边坡的影响机制的桥梁结构进行了分析。(1)降雨和地震条件下,原始应力平衡坡坏了,导致滑坡推力连续增加。由于支护结构的存在,其余的滑坡推力导致较低的斜坡产生压缩和传输挤压力量结构的桥梁。剩余的滑坡推力的作用下,坡脚的牵引力和垂直板桥梁和车辆的严重性,桥帽下降和变形。(2)在现场monitorization,降雨和地震的影响下,antislide桩和桥梁结构变形,但力和变形特点不明显,和斜率和桥梁结构整体保持稳定。(3)在极端条件下,如降雨和地震、桥墩和桥台的变形超过允许限度侧向位移的码头,达到111.7%∼112.4%的极限,严重影响桥梁结构的稳定性和铁路运营的安全。桥梁结构的水平承载力是有限的,和墩基础的变形是严格要求。在桥梁桩基础的设计,桥梁桩基的滑动阻力可以通过增加桩直径增加,和桥的变形限制可以减少。(4)桥梁结构在高陡边坡的滑坡推力的共同作用影响,坡脚的牵引力。设计支撑结构时,不仅应该考虑边坡的滑坡推力也从坡脚的牵引力。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究是由中国国家重点研发项目(2018号yfc1504902),中国铁路公司科学技术研究与发展计划项目(没有。P2018G001)和国家铁路集团科学技术研究与发展计划(没有。N2020G052)。