高速铁路桩板结构桩-板-路基土体相互作用研究

桩板结构是一种新型的结构型式，在国内外的工程应用方面并不多见，理论研究严重滞后于工程实践，没有对应的设计规范，目前还处于工程应用探索阶段。当前在具体的工程设计时，不考虑路基土体对板的支承作用及对桩的约束作用，致使最终的设计结果偏于保守，工程造价较高。在仅有的理论研究中，大多是做一些有限的试验和少量的数值分析，目的主要是验证该工程设计的正确性。这些严重制约了桩板结构的推广应用。.项目主要针对目前桩板结构理论研究成果较少、工作机理还不明确的现状，进行桩-板-路基土体的相互作用研究，重点分析路基土体对板的支承作用及随列车作用次数的变化规律，路基土体对桩的水平支撑特性与约束能力，桩板结构参数及温度变化对相互作用的影响，以及评价当前保守设计方法的技术经济性。目的是通过研究，使对桩板结构桩-板-路基土体的相互作用认识方面有所突破，为桩板结构工程设计提供理论依据，为建立桩板结构设计计算方法奠定理论基础。

桩板结构是一种新型的结构型式，目前在国内外已有一定的工程应用。由于对桩-板-路基土体的相互作用机理不清楚，当前在工程实践中，采用不考虑路基土体对板的支承作用及对桩的约束作用而进行保守设计，工程造价相对较高，制约了桩板结构的推广应用。.本项目从静、动力两个角度出发，建立列车-轨道-桩板结构空间耦合精细化模型，对桩土、板土的相互作用进行了研究，明确了在列车荷载作用下桩土、板土的相互作用大小及规律。对比分析了板下土体脱空与不脱空情况下对承载板受力及变形的影响，明确了路基土体对板的支承贡献大小。研究了横向荷载作用下路基土体对桩的侧向约束作用，揭示了板土摩擦、桩土承压等对桩的侧向约束作用。分析了速度、轴重、曲线半径、桩长与桩径、承载板跨度与厚度、路堤填料性质与结构尺寸，以及桩的支承形式等对桩板结构桩土、板土相互作用的影响，并开发了桩板结构承载板设计计算软件。建立了温度场、列车荷载等多场作用下桩板结构分析模型，研究了温度、温度与荷载耦合作用等对桩板固结处应力集中的影响，提出了桩板结构设计时应考虑整体温度升高、降低，以及温度梯度与列车荷载作用组合等各种工况。通过桩板结构水平加载试验与竖向循环加载试验等大比例模型试验，进一步揭示了桩板结构桩-板-土相互作用机理及随加载次数的变化规律。在上述研究基础上，结合工程案例，具体分析了目前桩板结构保守设计的技术经济性，为形成高速铁路桩板结构的设计理论及方法提供了有力的支承。.