山区高陡横坡段桥梁桩基承载机理模型试验

以现场工程为原型,设计了45°,60°,75°三种不同陡坡下高陡横坡段桥梁桩基的室内模型承载试验.通过对承载过程中桩顶位移、桩身内力及桩侧土压力等的全程测量,对竖向及水平向荷载作用下桩基的荷载传递规律、内力分布规律及桩侧土压力分布规律进行了研究.结果表明:竖向荷载下高陡横坡段桥梁桩基承载力由桩侧摩阻力与桩端阻力组成,但由于临空面存在,靠边坡一侧桩侧摩阻力传递深度更大,且该效应随边坡坡度的增加而增大;水平向荷载作用下,桩基桩顶水平位移随边坡坡度增加而增大,而内力分布规律与平地桩基类似,即存在最大弯矩及反弯点,但最大弯矩随边坡坡度的增加明显增大,反弯点位置则随坡度增加而有所下移;不同荷载及坡度情况下,后桩桩侧压力随深度均呈现先增大后减小的基本规律,而前桩桩前土抗力则随深度逐渐衰减.     

芬兰哈维斯托大桥的原位试验

为研究温度变化作用下,整体式桥梁台后土压力的变化及台后填土对土压力的影响,以芬兰哈维斯托大桥为例,在该桥施工过程中共安装191个仪表进行原位试验,并根据测试结果分析桥台的周期性水平位移对桥台桩基性能的影响.测试结果表明:桥台回填土密实度越好,测得的土压力越大；桥梁建成后的第1个秋季测得的土压力非常小,温度循环位移引起的土压力幅度在第1个冬季最冷的时候过去后才开始变大,土压力随温度升高而增大；整体式桥台的大直径钢管桩应力随温度变化而变化,但存在零飘现象,建议将应变计安装在桩内靠近主筋位置；两桥台的刚度不同,温度位移差异很大；大直径桥台桩的弯矩与桥台的水平位移有直接的关系.     

带EPS的整体式桥台-桩-土相互作用拟静力试验

整体桥中台后土压力在温度循环作用下会发生较大变化,这种季节性横向土压力的变化在每次温度循环后会持续增大,其实际所受水平土压力会远大于桥台设计时的压力,同时桥台桩基会产生累积和残余变形,因而有效减少台后土压力与桥台桩基的累积和残余变形至关重要。为此以桥台-H形钢桩试件为研究对象,通过在桥台侧向施加水平位移荷载,开展带膨胀聚苯乙烯（EPS）填料板的整体式桥台-桩-土往复荷载拟静力试验,分析桥台、桩基的骨架曲线、滞回曲线及其沿入土深度方向的水平变形和桥台转角等的变化规律,初步研究EPS填料板的厚度对桥台-桩基-土相互作用受力性能的影响。试验结果表明：在台后埋设EPS填料板能有效减小上部结构变形时桥台所受到的水平力,最大可减小31%;同时,也可减小模型试件的累积变形,其随着EPS厚度的增加而逐渐减小,尤其对桩的累积变形减小最为显著,最大减小了74.3%;在台后埋设EPS填料板也可有效减小台后填土对桥台转角的约束作用;台后埋设EPS填料板会使单步位移荷载作用下产生的变形有所增大,但幅度不大;试验全过程各模型试件均表现出了良好的弹性性能和变形能力。     

立体改扩建道路桥墩与高填方拓宽路基交叉影响研究

在立体改扩建道路高填方路基段边坡平台设置立体层桥梁，为研究桥墩与边坡的相互影响，分析总结了高陡边坡段桥墩常见病害类型和位移规范限值。并结合工程案例，借助有限元分析软件，建立数值模型，探究立体改扩建道路桥墩与高填方路基交叉影响。结果表明：地面层拓宽路基最大沉降发生在拓宽路基荷载形心处，立体层桥梁竖向和横向最大位移均发生在墩顶靠近拓宽路基最大沉降点一侧；对拓宽地基进行地基处治，能有效减少拓宽路基差异沉降和立体层桥墩位移；合理选择桥墩布设位置、路基边坡坡率和桥梁桩基深度，可以有效减小立体层桥墩的竖向和横向位移。     

升温作用下整体桥台台后土压力计算方法的探讨

对在升温作用下,整体式桥台桥梁台后土压力的计算方法进行研究。分别采用Broms法、m法及p-y曲线法计算桥台背墙后填土的水平抗力系数;采用m法及p-y曲线法计算台柱土的水平抗力系数和台桩、墩桩侧土的水平抗力系数;采用TDV软件模拟土对桩端的约束作用。通过对不同方法计算的台后土压力的对比分析,得知:在计算升温引起的整体式桥台桥梁台后土压力时,桥台背墙及台柱土的水平抗力系数计算采用m法是不适合的;桥台背墙后填土的水平抗力系数可采用Broms法计算;土对台桩及墩桩侧的水平抗力系数按p-y曲线来考虑是适合的。     

湿陷黄土地区桥梁基础桩土作用数值分析

对基础的处理是湿陷性黄土地区修建桥梁的重点和难点,在这种土质地区研究桩土作用机理具有重要的实际工程意义。本文以西部某高速公路中一座桥梁的桩基为例,通过数值模拟原状黄土和强夯黄土与桩之间的相互作用,定量地分析了桩侧土沉降及桩侧土压力、桩侧摩阻力和桩尖沉降的分布规律。表明了强夯黄土对改善桩的受力条件有一定的作用。     

隔离桩施工对邻近高铁高架桥桩基的变形影响分析

盾构穿越邻近桥梁桩基时通常采用隔离桩作为地基主动加固措施,但当隔离桩与既有桥梁桩基相距较近时,隔离桩桩基施工会对桥梁既有桩基产生影响,因此有必要对此进行分析。依托杭州地铁1号线下穿沪杭高铁余杭南站高架桥工程,结合现场实测数据对钻孔桩和旋喷桩施工引起既有高架桥桩基的变形进行分析。研究表明:钻孔桩施工对桩基水平位移影响很小,对沉降影响较大,现场实测最大沉降为0.94mm;钻孔桩完成后,旋喷桩施工对桩基水平位移和沉降有一定影响,现场实测桩顶最大水平位移为0.5mm,沉降为0.6mm。因此,在施工过程中应严格控制施工速度等参数,加强监测以减小隔离桩施工对既有高架桥桩基的影响。     

土-承台动力相互作用对砂土场地桩基桥梁地震反应的影响

在桩基桥梁的地震反应分析中,桩-土动力相互作用是个重要的问题,而对于采用低桩承台基础的桥梁,承台埋在土面以下,还存在土与承台之间的动力相互作用。目前,地震反应分析中一般不考虑土-承台动力相互作用的影响,相关研究也很少。为此,利用OpenSees有限元分析程序,基于p-y曲线建立了土-结构一体化桩基单墩模型,选择40条实际岩石场地地震记录作为输入,开展了考虑土-承台动力相互作用的桩基桥梁地震反应分析。结果表明,考虑土-承台动力相互作用后,结构的基本周期会减小,墩底曲率会明显增大,桩顶曲率会大幅减小,但墩顶位移的减小可以忽略。     

抗滑桩对桥梁桩基受力变形影响的模型试验研究

通过室内模型试验研究了加载过程中桥梁桩基与抗滑桩桩顶位移、桩身应变、桥梁桩基前后土压力、抗滑桩桩前土压力的变化,得到两者的受力变形特性,并确定了模型试验中桥梁桩基和抗滑桩的破坏模式。研究表明,两者桩身弯矩分布均为抛物线形式分布,抗滑桩与桥梁桩基最大弯矩均位于岩土交界面与滑动面之间;两者桩基破坏面也均位于岩土交界面与滑动面之间;抗滑桩与桥梁桩基滑动面以上段桩前土压力分布均为倒三角形分布形态,在滑动面处土压力基本为0,桥桩桩后土压力分布成“S”形分布,压力峰值位于滑动面下方及桩顶处;抗滑桩先于桥梁桩基发生破坏,下滑力主要由抗滑桩承担,随着下滑力的增加,抗滑桩承担荷载比例增大;抗滑桩与桥梁桩基桩顶水平位移变化规律基本保持一致,在加载初期桥梁桩顶水平位移变化幅度小,随着荷载的增加其变化幅度逐渐增大,两桩之间相互作用越加显著。     

低强度混凝土桩处理桥头软基的试验研究

在软土地基修建高等级公路中,“桥头跳车问题”是一个技术难题。低强度混凝土桩是一种新型的处理桥头深厚软基的工法。某大桥桥头段深厚软基采用该工法处理,对桩顶及桩间土沉降、土工格栅上沉降、深层土体水平位移、孔隙水压力变化、土压力变化等进行了现场监测,进行了静载荷试验,对测试结果进行了分析。结果表明,该工法方法能大幅度减小沉降,减小对桥台基础的水平推力,具有显著的经济效益。     

软土地基中桥头路基桥台桩侧向反应分析研究

在高速公路与桥梁的连接段,桥头路基软土引起的侧向荷载,对桥台桩基的水平位移和弯曲变形具有重大影响,严重时将导致桥台或桥梁结构的破坏.该文介绍了侧向变形土体常见的位移模式,研究了桥台桩的变形机制,并阐述不同模式下桩侧压力的产生机理.在此基础上提出桩土间相互作用力与桩土间相对位移的双曲线关系模型和理想弹塑性关系模型,并对模型进行了求解.通过试验数据验证了计算模型的正确性.     

黄土山区桥址水毁对桥梁桩基承载特性影响研究

为全面了解黄土山区桥址水毁对桥梁桩基承载的影响,在对山西省典型黄土山区4条高速、174座桥梁下部全面调查的基础上,依据黄土地区现场桩基静载试验,应用FLAC~(3D)建立黄土山区桥梁桩基有限差分模型,分析了桥址水毁对桩基承载特性的影响,揭示了桩基承载力、桩端阻力、桩侧摩阻力变化规律。研究结果表明:随着桩基水毁外露长度增大,桩基竖向承载力减小;桩顶回弹量变大,桩长越长,桩顶回弹效应越明显;随着水毁进一步深入,桩侧土体通过不断的应力调整达到新的平衡状态;水毁深度与桩端阻力呈负相关,桩侧摩阻力变化随水毁外露长度增加呈线性减小趋势。     

大跨浅埋暗挖隧道近接桥桩施工扰动影响及控制技术研究

依托某实际工程,基于Abaqus软件建立桥-隧三维数值计算模型,对城市公路隧道近接桥梁桩基段施工进行模拟,得到大跨浅埋暗挖公路隧道施工对地层、桥梁桩基变形的影响规律,并研究高压旋喷桩加固措施对桥梁桩基变形的影响,结合现场实测数据,分析加固措施对隧道施工安全的控制效果。结果表明:软弱地层隧道施工对桥梁桩基变形影响较大,靠近隧道两侧桩基变形明显大于中部桩基,最大桩基差异沉降值远超规范允许值,需采取有效变形控制措施;增大高压旋喷桩加固参数(加固深度和宽度)对减小桥梁桩基位移效果较为明显,但加固宽度和深度都存在"极限值"。考虑安全与经济,得到工程合理的加固宽度为2.5m,合理加固深度为25m;隧道施工完成时桥梁桩基最大差异沉降约2.2mm,桥梁桩基变形在安全可控范围内。     

黄土山区高陡边坡水毁对桥梁桩基安全影响研究

为全面了解黄土山区高陡边坡水毁对桥梁桩基安全的影响,在对山西省典型黄土山区4条高速、174座桥梁下部全面调查的基础上,依据黄土地区现场桩基静载试验,应用FLAC~(3D)建立黄土山区高陡边坡地形桥梁桩基有限差分模型,分析了高陡边坡水毁崩塌对桩基承载特性的影响,揭示了桩基承载力、桩侧摩阻力、桩端阻力及有效桩长变化规律。研究表明:随着临坡距的减小,桩基承载力不同程度降低,临坡距越小,桩基承载力影响越大;桩基承载力降低主要是由于桩侧土体缺失导致桩侧摩阻力无法完全发挥,桩端阻力影响不大;临坡距越小,斜坡失效桩长越大,有效桩长变短;高陡边坡水毁显著改变了摩擦桩的承载特性,危及桥梁下部结构及运营安全。     

软基桥头路基填筑对桥台桩的影响

为考察台后路堤荷载导致的地基软弱下卧层压缩和水平移动作用下的桥台桩基受力性状,建立了桥台桩基的三维有限元模型,验证了其合理性,并通过设置桩-土接触单元分析了桥头路基填筑对桥台桩基受力性状的影响.结果表明:由于桩的“遮拦效应”,前排桩桩-土“绕流”现象较后排桩更为明显；同时,桩的阻拦作用使桩周土体位移值较自由土场预测值偏小；桩-土相对位移较大时桩平均侧向压力与桩-土相对位移呈非线性关系；每级荷载下最大桩侧土压力约为路堤荷载的74％；路堤荷载大小与桩身最大弯矩值的关系与基桩所处位置有关,并非简单的双折线关系；在影响桩身弯矩因素中,软土层力学性质对桩身弯矩影响较桩身模量更为明显；桩在受轴向力和侧向力耦合作用下,桩基础的承载力会有所提高,但不明显.     

高速铁路桥下支架施工对桥墩和桩基的影响分析

广明高速广州段金山互通立交匝道桥多处下穿广深港铁路屏山涌特大桥,为确保施工期间高速铁路的安全运营,以B、F匝道桥下穿广深港高速铁路屏山涌特大桥为例,采用MIDAS GTS有限元分析软件分别模拟两种不同的施工方案,分析其对既有高速铁路桥墩桩基及墩顶位移的影响。计算结果表明,采用钢管桩+贝雷梁支架的施工方法对既有高速铁路桥桩基引起的附加沉降及附加力、墩顶位移基本无影响,推荐作为施工方案;采用满堂支架法施工对既有高速铁路桥桩基引起的附加沉降及附加力、墩顶位移影响较大,其中桩基的竖向力增幅特别显著。     

砂质地基沉井施工对周围环境影响研究

马鞍山发电厂扩建工程循环水泵房采用沉井基础。为了防止沉井施工导致周围结构物和建筑物桩基损坏,在沉井施工过程中进行水位、土体水平位移和桩顶位移监测。监测分析结果表明:土体的水平位移随着深度增大逐渐减小,随距沉井壁距离增大也逐渐减小;同时沉井的尺寸越大,对土体水平位移影响越大;桩基受土体位移影响发生位移并与土体位移保持一致,桩基经检测未发生破坏。     

PHC管桩-土相互作用受力性能拟静力试验

针对现有《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008)中设计计算方法难以适用于整体式桥台桥梁桩基的问题,以预应力高强混凝土(Prestress High Concrete,PHC)管桩试验模型为背景,进行了PHC管桩低周往复荷载拟静力试验。通过在桩顶施加水平位移荷载、埋设应变片、土压力计以及特殊设计的桩身水平变位测试方法,得到了PHC管桩桩身破坏特点、沿桩深方向上桩身水平位移与应变、骨架曲线和滞回性能曲线,初步探讨了桩-土相互作用机理,给出了PHC管桩-土相互作用的等效刚度计算方法。试验结果表明:预应力度和配筋率对PHC管桩的破坏模式有较大影响,裂缝分布规律不同,最大弯矩沿桩深方向发展,内力重分布;配筋率和预应力度越小,变形能力(延性)越差、破坏越严重,桩-土相互作用效果不佳;PHC模型桩在加载初期基本表现为线弹性性能,且水平外荷载主要由模型桩承担;当模型桩开裂后拉区混凝土退出工作,荷载增加减缓,表现出较明显的非线性性能,此后水平外荷载的增加主要由桩周土抗力承担;当桩周土压力达到极限时荷载开始下降并迅速破坏;试验全过程各模型桩均表现出了良好的塑性性能和变形能力,延性系数较大,抗震性能较好,可适用于整体式桥台桥梁桩基,研究结果可供有关规范的设计计算参考。     

多雨冲沟区桥梁桩基横向承载特性模型试验研究

多雨冲沟区桩基础所处环境特殊,冲刷、冲击等横向荷载因素影响桩基础承载力的发挥。为探明该区域桩基础横向承载特性,通过采用自主研发的多雨冲沟区桥梁桩基础室内小比例模型试验平台,最大程度地表征原型的桩土材料、桩土边界条件等技术状态,尽量还原桩基础在实际环境中的受力过程,科学模拟多雨冲沟区桥梁桩基在横向荷载下的受力变化情况。分析桩基础在不同的桩长、冲沟坡度以及桩边距条件下,横向承载力、桩身最大弯矩及其截面位置的变化规律,提出不同斜坡度数下桩基有效桩长的折减系数,给出相关工程技术建议。研究结果表明:随着桩长的增加,桩基的横向承载力逐渐增大,但桩长越长,承载力变化幅度越缓;桩长相同的情况下,坡度越大,桩基础的横向承载力越小。建立了桩基有效桩长计算公式,实践时需考虑不同坡度对应的折减系数;坡度增大,相同条件下的桩基有效桩长逐渐变小。桩身最大弯矩及其截面位置随坡度及桩长的增加而增大,增幅随坡度增大而降低。工程实际上建议:复杂环境下的桩基础处于坡度较大位置时,需适当增加桩顶前缘至岩层坡面间的安全距离,必要时进行边坡专项防护,并对已破损及破碎的岩体采取加固措施。桩基截面配筋计算时,需适当提高距桩顶(20%～30%)桩长范围内的桩基配筋率,坡度大、桩周岩体缺失多等情况需进一步进行专项设计及特殊防护,保证桩基施工安全及后期正常使用。     

整体式斜交桥台-桩-土体系往复加载拟静力试验

将整体式桥台引入斜交桥中形成整体式斜交桥，可有效改善地震中桥梁上部结构纵横向耦连效应造成的面内扭转及落梁现象；但整体式桥台中主梁与桥台浇筑为一体，在地震作用下将发生复杂的桥台-桩-土相互作用。为此，以某整体式斜交桥为原型，开展了斜交桥台-H形钢桩-土体系往复加载拟静力试验研究，探究了体系的抗震性能、台后土压力分布规律以及桥台和钢桩的水平变形特征等。结果表明：斜交桥台-H形钢桩-土体系具有较高的耗能能力及延性，台后土对体系的抗震性能影响显著。台后土提高了体系抗侧承载力及刚度，但亦造成正负向受力不对称性，其中正向抗侧承载力及刚度明显高于负向，但残余承载力及位移明显小于负向。在小位移（<0.01H，H为桥台高度）下，斜交桥台的台后土压力沿埋深方向近似呈三角形分布，最大土压力位于台底；沿水平方向呈抛物线形分布，最大土压力位于距桥台锐角0.25 m处；沿纵桥向呈三角形分布，最大土压力位于台背。在大位移（≥0.01H）下，台后土靠台背处出现明显扇形塌陷区域，导致桥台顶部土压力降低，沿埋深方向开始呈双折线分布，沿水平方向呈三折线分布，最大土压力位置不变；沿纵桥向呈双折线分布，最大土压力与台背距离随加载位移逐渐增加。试验结束时，桥台顶部塌陷区域深度近500 mm，宽度近600 mm。加载过程中桥台基本为刚体，出现平动及转动位移；由于部分台后土流动至钢桩前侧，钢桩顶部产生朝向台后土方向的局部累积变形，桩身水平变形在埋深0.25 m处出现拐点及最大值，而非桩顶，试验结束后无明显残余变形。