巖質(zhì)邊坡橋梁基樁受力分析的理論與試驗研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著我國西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施,高等級公路建設(shè)將大量穿越崇山峻嶺區(qū),以往盤山公路的形式已經(jīng)無法滿足人們對交通運輸快速、安全、便捷的需要,而出于保護山區(qū)植被的考慮,對山嶺進(jìn)行大砍大挖更不可行,故一般采用隧道或高架橋的形式穿越,在該類高架橋工程中樁基礎(chǔ)的使用不可避免。此時基樁受力復(fù)雜,其承載機理及受力分析計算方法與常規(guī)樁基存在許多不同,常規(guī)計算方法已難以應(yīng)用。該類基樁相應(yīng)的設(shè)計計算及安全監(jiān)控均缺乏相應(yīng)的規(guī)范指導(dǎo),存在較大的盲目性。本文結(jié)合國家

2、自然科學(xué)基金“陡坡段橋梁樁基設(shè)計理論與數(shù)值模擬方法研究”(50578060)和湖南省交通廳科技項目“高陡邊坡段橋梁樁基設(shè)計與防護技術(shù)研究(200513)”課題,以解析法、數(shù)值方法、室內(nèi)及現(xiàn)場試驗為手段,對巖質(zhì)邊坡的橋梁樁基的承載機理及受力分析進(jìn)行了探討,主要在以下幾個方面進(jìn)行了研究: 本文首先通過對國內(nèi)外已有有關(guān)研究文獻(xiàn)的綜合分析,較深入地探討和總結(jié)了復(fù)雜荷載作用下巖質(zhì)邊坡橋梁基樁的承載機理及工作性狀,在充分考慮巖質(zhì)邊坡橋梁基樁

3、復(fù)雜受力條件的基礎(chǔ)上,借鑒平地基樁在復(fù)雜荷載作用下樁身內(nèi)力及變形計算的分析思路,將基樁的受力歸納為樁頂軸向荷載、橫向荷載以及樁側(cè)巖體的側(cè)向壓力及抗力幾個方面,在簡化邊坡上基樁前后巖(土)體的抗力及推力的分布規(guī)律的情況下,建立軸、橫向荷載共同作用下巖質(zhì)邊坡橋梁基樁的計算模型,并采用冪級數(shù)方法推導(dǎo)求得巖質(zhì)邊坡橋梁基樁內(nèi)力計算的解析解。為進(jìn)一步研究巖質(zhì)邊坡橋梁基樁的受力特點,在考慮坡體推力的不規(guī)則和多樣性的基礎(chǔ)上,將基樁劃分點以差分形式近似地

4、代替樁身彈性曲線微分方程,將坡體推力以任意形式作用到基樁上,以此作為設(shè)計荷載合理考慮坡體與樁體的相互作用,導(dǎo)得了一套適用于巖質(zhì)邊坡橋梁基樁的內(nèi)力及位移計算方法,編制出相應(yīng)的計算程序,對基樁的設(shè)計進(jìn)行指導(dǎo),并結(jié)合計算算例研究了巖質(zhì)邊坡坡體推力形狀、大小、位置及不同邊界條件對基樁受力及位移的影響。 為更加深入探討巖質(zhì)邊坡橋梁基樁的承載特性以及影響因素,采用國際上通用的先進(jìn)非線性有限元分析軟件Marc,在考慮樁.巖接觸等非線性因素的基

5、礎(chǔ)上,建立了巖質(zhì)邊坡橋梁基樁單樁的三維彈塑性模型,并針對巖質(zhì)邊坡橋梁基樁在施工過程中不同階段的特點進(jìn)行計算,得到其應(yīng)力分布情況,并通過計算得到了基樁在不同荷載條件下的受力特點。并根據(jù)正交試驗設(shè)計原理,建立巖質(zhì)邊坡橋梁基樁的正交分析的有限元模型,并對影響基樁受力的E(彈性模量)、ψ(內(nèi)摩擦角)、c(粘聚力)、d(基樁直徑)、邊坡角度這五種因素進(jìn)行敏感度分析。 最后,在相似理論基礎(chǔ)上,采用方程分析法導(dǎo)出巖質(zhì)邊坡橋梁基樁的相似準(zhǔn)則,以

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