桥梁深水基础的发展和展望

桥梁基础是将上部结构荷载传递到地基的重要构件。桥梁深水基础主要有沉井基础、沉箱基础、桩基础、管柱基础、复合基础及特殊基础等类型。沉井和沉箱基础是应用较早的深水基础形式,沉井基础一直沿用至今,而沉箱基础则逐步被桩基础和设置基础取代。桩基础自20世纪70年代以后成为我国最主要的深水基础形式。管柱基础20世纪50年代发源于我国,20世纪80年代后被大直径钻孔桩取代。复合基础一般是沉井或沉箱与桩基或管桩复合,兼具两者优点,但施工费用较高。特殊基础一般指锁口钢管桩基础、地下连续墙基础、设置基础、钟形基础、负压筒形基础和浮式基础等,在国际上应用较多,我国在钟形基础和负压筒形基础方面还是空白。我国在设计规范及理念、基础形式、施工技术与装备、深水地基加固等方面与国外发达国家之间还有差距。随着科技与工业的进步,大直径空心钻孔桩、大型管柱群基础或小型沉井群基础、负压筒形基础、地下连续墙基础、设置基础、新型复合基础以及浮式基础将得到更大发展。     

非连接式桩筏基础水平特性试验

为了给非连接式桩筏的设计与施工提供参考，针对大型桥梁工程采用的减隔震基础形式--非连接式桩筏，考虑竖向荷载、垫层厚度等因素的影响，进行了非连接式桩筏水平承载性能的室内模型试验研究。采用粒子图像测速法跟踪了土体水平位移路径，利用数字图像关联技术获得了土体位移场与剪切带，分析了竖向荷载、垫层厚度等因素对筏板水平位移、桩身弯矩和剪力分布的影响规律，提出了非连接式桩筏基础水平承载力的简化模型及计算方法，并用试验数据进行了验证。研究结果表明：竖向荷载可有效限制筏板水平位移，设置垫层可显著减小桩身弯矩及剪力，并且桩身弯矩和剪力随垫层厚度的增加而减小；土体在垫层顶部形成位移集中区，产生局部塑性变形并不断扩大，最后局部塑性变形区贯通形成完整的剪切带；非连接式桩筏基础水平承载力与竖向荷载相关，当竖向荷载较小时，其水平承载力由筏板与垫层界面摩擦力控制，当竖向荷载较大时，其水平承载力取决于垫层的水平承载力，这与图像分析获得的垫层破坏结论一致。因此，对于非连接式桩筏基础的设计及具体工程应用，可以通过调整垫层的厚度来减小桩身弯矩及剪力；所揭示的非连接式桩筏基础水平承载力变化规律可为今后大型桥梁隔震基础的设计与研究提供参考。     

根式沉井基础在水平荷载作用下对周围土体影响的试验研究

根式沉井基础是在普通沉井周围增加根键,利用根键带动基础周围更大范围内的土体承担荷载,使基础的承载力得以提高,是一种创新型的基础形式。根式锚碇基础是根式沉井基础的拓展,是通过承台把数根根式沉井群连接成群井基础,而形成的一种悬索桥锚碇基础。通过现场试验,分析根式沉井基础在水平荷载作用下对基础周围土体的影响范围和影响程度,为根式群井和根式锚碇基础的设计提供参考。研究发现:在水平设计荷载作用下,根式沉井基础对距基础中心2.5倍基础直径范围内的位置点,随着水平力作用方向的不同,影响程度也不同,多个根式沉井基础成梅花状布置时,基础间相互影响较小,2.5倍基础直径范围之外的土体所受影响较小。     

桥梁吸力式沉箱组合基础静载试验研究

为研究吸力式沉箱组合基础的承载特性,制作高15cm和30cm的单沉箱基础与四沉箱组合基础模型,对沉箱基础进行细砂条件下的静载试验,研究单沉箱基础与四沉箱组合基础在竖向荷载、水平荷载及组合荷载作用下的承载能力及破坏模式等。结果表明:在竖向荷载作用下,四沉箱基础发生缓变型破坏,随着沉箱高度的增加,侧摩阻力占总承载能力的比例增加;在水平荷载作用下,四沉箱组合基础发生转动破坏,基础的水平极限承载力随沉箱基础高度的增加而增大;在组合荷载作用下,一定的顶部预压可有效地提高沉箱基础的承载能力,与单沉箱基础相比,四沉箱组合基础可以有效地提升基础的水平和竖向承载能力,其基础的破坏位移更大,使基础的承载性能得到了更好的发挥。     

深海桥梁的基础形式与施工方法

以某海峡大桥为例进行深海桥梁基础设计研究,借鉴国内外已建海湾大桥及海上平台的成功经验,选用了沉井基础、吸附式裙式基础、预制桩壳体围堰基础及预制桩沉箱的复合式基础4种形式。沉井基础采用在船坞内整体预制,自浮到深海处接高至整体,通过系泊缆索下沉就位。吸附式裙式基础利用井内抽水形成负压原理将基础下沉到位,不需在井内除土。预制桩壳体围堰基础是先预制管桩,利用打桩船插打管桩形成群桩,吊装壳体围堰后施工承台。预制桩沉箱的复合式基础利用插入土中的钢桩将地基加固,由安放的沉箱传力给地基。     

跨海桥梁基础冰荷载计算探讨

总结了海冰与桥梁基础的作用形式,分析了几种冰荷载计算公式的适用性,提出了跨海桥梁基础冰荷载计算需要考虑的因素,最后结合某跨海桥梁基础给出了冰荷载计算算例。     

沉井基础真空负压下沉试验

针对沉井基础后期下沉系数小、下沉效率低的问题,采用真空负压下沉技术进行工艺试验,验证沉井基础在砂质土中采用抽砂和抽气相结合的方法,能否顺利实现负压下沉.试验对象为马鞍山长江公路大桥的1个根式沉井,沉井外径6.0 m、壁厚0.8 m、高38.0 m.试验结果表明,在砂质土中,负压技术能降低下沉阻力,提高下沉效率.     

城市道路交通标志牌基础设计研究

为解决城市道路交通标志牌基础与市政管线之间的冲突,合理确定标志牌基础尺寸。首先采用有限元软件对标志牌振动模态进行分析求得其自振周期,确定是否考虑顺风向风振的影响;再依据新版《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012)进行风荷载计算,并在一定的约束条件下对基础的尺寸进行分析,合理确定基础尺寸的大小;最后,结合实际工程对标志牌基础与市政管线之间的冲突问题提出了解决方案。     

承台淹没深度对海洋桥梁基础波浪荷载的影响

为研究承台淹没深度对海洋桥梁桩-承台复合基础波浪荷载的影响,指导复合基础设计,通过求解RANS方程和k-ε湍流模型,借助CFD软件建立波浪与复合基础相互作用的三维数值模型,计算不同承台淹没深度时复合基础周围流场特征以及波浪荷载随时间的变化规律。结果表明:受基础阻水作用影响,复合基础周围流场紊乱,且周围流向发生改变;当承台底面位于波峰位置以上时,承台位置变化对复合基础波浪荷载没有影响;当承台位于波谷与波峰之间位置时,随承台淹没深度增加,复合基础波浪荷载先增大后减小;当承台顶面位于波谷位置以下时,随承台淹没深度增加,复合基础波浪荷载逐渐减小,且淹没深度越大,减小幅度越不明显。实际工程设计时,综合考虑各方面的影响,为避免复合基础所受波浪荷载过大,应尽量避免将承台设计在水面附近。     

道路综合杆扩大基础优化设计

结合上海市道路合杆工程,对比分析了不同规范风荷载计算结果,给出了综合杆上部荷载参考规范及计算公式建议,并根据对大量工程实际案例的统计分析,确定了综合杆上部荷载等级划分;同时根据工程实施条件,针对性地优化设计并确定了基础类型划分.所得结果为综合杆基础设计和工程实施提供了有益参考,利于合杆工程建设.     

根式沉井基础力学分析与施工工艺

为分析根式沉井基础受力机理并总结其施工工艺,对马鞍山长江大桥江心洲Z1号、Z5号、Z9号桥墩基础开展相关研究。分别建立根式沉井在竖向荷载、水平荷载及荷载组合作用下的力学模型,结合经验公式,推导出该类基础竖向、水平承载力及结构变形等的分析方法。对Z5号桥墩基础B进行受力计算,将计算结果与实测结果进行对比得出:在井壁增加根键可有效提高沉井基础的承载力。通过工程实践,确定Z1号、Z5号、Z9号桥墩基础采用以压重为主的助沉方案,根键施工按自下向上的顺序逐层进行,对称顶进。     

动静荷载作用下基础沉降规律的对比分析

以北京某混凝土路面为研究对象,应用数值模拟分析方法对静荷载、动荷载作用两者工况下基础沉降变化特点进行了对比研究。通过对两种工况下应力应变场演变规律的分析,揭示了动荷载和静荷载对基础的影响机制的不同及其关系,分别确定其影响深度及其沉降特点,从而为安全维护提供了决策依据。     

坡顶条形基础荷载下二级边坡稳定性分析

为了节约土地资源,越来越多的建筑修建在边坡的顶部,相比平整地区而言,边坡的稳定性较差,更容易出现安全问题.考虑在坡顶条形基础荷载作用下,采用极限分析理论推导了其坡顶基础荷载做功功率,对二级边坡的稳定性分析进行了研究并分析了条形基础的各个参数及附加荷载与边坡安全系数的关系,为边坡的稳定性分析和处理提供了参考.     

实用经验

勿忽视汽滤器在化油器维修及调整中的作用；负压式油箱开关的检验；自己保护好摩托车的前把；活塞销挡圈的制作；离合线过长与过短的处理；负压开关的妙用。     

燕山山区竖向岩石锚杆基础的破坏形式及应变特征分析

根据现场试验,从锚杆基础破坏前后的形态、地面隆起变形测量、裂缝展开测量等分析,研究燕山区强风化花岗岩和片麻岩中竖向锚杆基础的破坏形式;通过量测锚杆基础不同荷载条件下不同深度的应变,分析强风化岩体中的锚杆基础的应变特征;通过在同一荷载条件下对不同长度锚杆基础施加竖向荷载,得出该区域范围强风化花岗岩和片麻岩中竖向锚杆的最优长度经验值。为该竖向岩石锚杆基础的应用提供实践经验。     

嵌入软岩的地下连续墙锚碇基础承载特性研究

传统的重力式锚碇基础设计不考虑围护结构对基础承载力的贡献,而地下连续墙作为围护结构由于自身的结构特性,会在锚碇基础的承载时发挥一定作用。针对虎门二桥东锚碇基础,采用有限元方法分析了施加缆力前后锚碇基础的承载特性,并对地下连续墙在锚碇基础中荷载分担比和锚碇最大水平位移的影响因素进行了研究。结果表明,缆力的施加导致锚碇基础的水平剪力和弯矩均迅速增大并重新分布,地下连续墙始终承担了一定比例的荷载;施加缆力后,锚碇基础和地下连续墙的内力的峰值点或拐点均位于强风化软岩层与中风化软岩层分界面处,地下连续墙嵌入中风化软岩层的部分发挥了较大承载作用;地下连续墙的墙厚对地下连续墙在锚碇基础中的内力比影响最大;岩层弹性模量和地下连续墙的嵌岩深度对锚碇最大水平位移控制作用影响大。     

全铺砌河床加固桥墩基础

1概述酒泉卫星发射中心东风航天城的黑河1号桥和2号桥于1988年建成，两桥是该城通往对岸卫星地面通信站及甘肃省金塔县、酒泉市方向的专用桥。1号桥为5孔18m钢筋混凝土T梁，2号桥为4孔18m钢筋混凝土T梁，二桥下部均为重力式墩台，基础埋深3m。二桥设计荷载为汽车-20级，挂车-10     

柔性基础下复合地基桩土应力比试验研究

桩土应力比是决定复合地基受力和变形性能的重要参数。通过现场试验,获得了柔性基础下刚性桩复合地基桩顶、桩间土及桩土应力比随荷载的变化规律。试验研究表明:柔性基础下桩土应力比在加荷初期较大,随荷载增加呈波浪形变化,而后又逐渐提高。这和刚性基础下桩土应力比随荷载增加先增大后减小的变化趋势完全不同。     

根式沉井基础水平向荷载试验研究

为研究根式沉井基础的水平承载特性,对其进行水平承载力测试,试验加载采用慢速维持荷载法.测试出同等直径和长度根式沉井基础和普通沉井基础的水平承载力,同时分析根式沉井基础的变形、井身弯矩及所承担的周围土抗力.试验结果表明:根式沉井基础与普通沉井基础相比,承载力大幅提高;根式沉井基础顶部水平位移较大,底部水平位移较小,基础中上部所受土抗力较大,对整个基础承担水平荷载起主要作用.     

分体井筒式地连墙锚碇基础承载性能研究

在借鉴国内外现有井筒式地连墙工程实践的基础上,结合清远西江特大桥的建设条件特点,提出了一种新型的分体井筒式地连墙锚碇基础结构形式。分体井筒式地连墙锚碇基础采用在顺桥向前后分体设置(净距12.3m)的矩形井筒地下连续墙基础,单个井筒平面尺寸为42m(横桥向)×18.6m(顺桥向),内外墙厚度均为1.2m,通过内部横纵隔墙分成8个隔舱,嵌入中风化岩层深度不小于3m。分析表明,前、后锚地连墙分担的竖向荷载比例为52%、48%,且以地连墙嵌岩段端阻力承担竖向荷载为主,外墙和土芯提供的竖向侧阻很小。前、后锚地连墙分担的主缆水平向分力分别为49.8%和50.2%,两者基本相等,均以土芯土抗力及外墙侧向土抗力分担为主。通过井筒式的构造及地连墙嵌入中风化岩层,能有效发挥井筒内土芯的抗水平力作用。提出了一种带结合钢板的榫槽式钢筋笼搭接锚固刚性接头,保证槽段间的刚性连接。相关成果可为悬索桥地连墙锚碇基础设计及研究人员提供参考。