影響鐵路橋梁下部結構剛度的主要因素

摘要:隨著我國鐵路基礎設施建設的高速發展，絕大部分高標準鐵路采用無縫線路，而無縫線路對于鐵路橋梁下部結構剛度提出了明確的要求，因此研究影響鐵路橋梁下部結構剛度的主要因素對于鐵路橋梁工程的設計研究是十分必要的。

關鍵詞:鐵路橋梁下部結構剛度

中圖分類號:U441文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)03(a)-0082-02

在鐵路橋梁設計中，無縫線路對橋梁下部結構有剛度要求。影響橋梁下部結構剛度的主要因素有:梁跨、墩高、基礎剛度。因此在墩高與梁跨一定的情況下，需要重點考慮基礎的剛度尤其是樁基礎的剛度(擴大基礎的剛度一般能滿足要求)。影響樁基礎剛度的主要因素有樁數、樁徑、樁的排列方式、樁的受力形式(柱樁、摩擦樁)、混凝土標號、樁自由長、樁長、樁側土與樁底土地基系數的比例系數，巖石的極限抗壓強度及豎向地基系數等。下面以鐵路橋梁的主導梁型32m簡支梁下樁基礎的剛度進行分析。

1 樁身混凝土標號對下部結構剛度的影響

墩高20m，9φ1.25m，CM=20000，HM=5000;樁長32.70m，樁周土的極限摩阻力F=90.0。

承臺尺寸:9.00×9.00×2.50m，縱橫向樁距均為3.30m。

從表1可以看出:樁身混凝土標號變化對橋梁下部結構剛度影響很小，標號由C25變化為C30，Ｋ僅僅增大了2.1％。

2 樁側土的地基系數的比例系數HM、樁底土的地基系數的比例系數CM對下部結構剛度的影響

摩擦樁:墩高20m，9φ1.25m，樁長32.70m，樁周土的極限摩阻力F=90.0。

承臺尺寸:9.00×9.00×2.50m，縱橫向樁距均為3.30m。

下表為在不同的HM、CM值條件下，不同的縱向剛度值(如表2）。

柱樁:墩高20m，9φ1.25m，樁長25.0m;承臺尺寸:9.00×9.00×3.00m，縱橫向樁距均為3.30m。

下表為在不同的HM值及不同的R值下，不同的縱向剛度值(如表3）。

無論摩擦樁還是柱樁，樁側土地基系數的比例系數HM、樁底土地基系數的比例系數CM對橋梁下部結構剛度有一定影響，其中HM的影響力遠大于CM的比例系數。HM、CM對橫向剛度的影響基本上同對縱向剛度的影響一樣。由上表也可以看出，樁側土地基系數的比例系數HM對橫向剛度的影響在3000以上時影響很小，在3000以下時影響較大，這也是有沖刷自由長度或軟土地區需要重新設計樁基礎的根本原因。

3 樁長對下部結構剛度的影響

摩擦樁:墩高20m，12φ1.00m，CM=30000，HM=10000;承臺尺寸:7.50×11.40×2.50m，CX=2.70m，CY=3.10m(如表4）。

實際設計中，在一般地質條件下，樁長常常在6～40m之間，對于摩擦樁，從上表可以看出:樁長對下部結構剛度的影響在10％左右。

柱樁:墩高20m，12φ1.00m，CM=30000，HM=10000;承臺尺寸:7.50×11.40×2.50m，CX=2.70m，CY=3.10m(如表5）。

從上表可以看出:對于柱樁，樁越長K越小，樁長對下部結構剛度的影響很大。

4 樁間距對下部結構剛度的影響

柱樁:墩高20m，9φ1.25m，CM=30000，HM=10000，樁長25.00m;承臺尺寸:9.00×11.00×2.50m，CY=4.30m(如表6）。

從上表可以看出，樁距對于剛度的影響較為明顯。

5 結語

綜合上述分析可知:樁身混凝土標號對K影響細微;樁側土地基系數的比例系數HM對剛度的影響在3000以上時影響很小，在3000以下時影響較大;對于摩擦樁，樁長對下部結構剛度的影響在10％左右，對于柱樁，樁越長K越小，樁長對下部結構剛度的影響很大;樁距對于剛度的影響較為明顯。因此，地層表層如果不是軟土，而且沒有自由長，由于CM、HM、樁長對橋梁下部結構剛度的影響有限，從剛度控制的角度可以認為，在長大鐵路干線的鐵路設計研究中，面對復雜多變的地質情況，有可能統一樁基礎的布置型式。

參考文獻

[1]TB 10002.5-2005，鐵路橋梁地基和基礎設計規范[S].

[2]TB 10621-2009，高速鐵路設計規范(試行)[S].