高陡横坡段桥梁双桩内力计算有限差分解

为了对高陡横坡段桥梁双桩基础进行合理分析，提出一种适用的有限差分法。首先，针对陡坡段桥梁基桩不同特征段的承载特性，将后桩划分为嵌固段及受荷段，同时，将前桩划分为嵌固段、受荷段和自由段。然后，考虑桩土相互作用及桩顶变形协调，并引入边界条件，建立了适用于高陡横坡段桥梁双桩基础内力及位移分析的简化计算模型。在此基础上，综合考虑P（荷载）-Δ（位移）效应及连系梁的影响，分别对各特征段基桩微元进行受力分析，并引入相邻特征段满足的连续条件（即位移连续、转角连续、剪力连续及弯矩连续），推导出各微分段的控制差分方程，以MATLAB为平台编制相应计算程序，迭代求解桩身位移，进而求解其内力。最后，结合室内模型试验与现场试验对理论计算方法进行验证，并以现场试验桩为基础，分析连系梁及P-Δ效应等对高陡横坡段双桩基础内力及位移的影响。研究结果表明：理论计算结果与模型试验及现场试验实测数据均吻合良好，表明该方法可行、合理，可为高陡横坡段桥梁工程设计计算提供参考；有自由段存在的基桩，P-Δ效应明显；连系梁对倾斜荷载下基桩桩身内力具有显著影响，连系梁的存在会对上部荷载进行重新分配，并在一定程度上弱化P-Δ效应，对桩身变形具有一定的约束作用。     

单个围桩-土耦合抗滑结构受力试验分析

为研究新型围桩-土耦合抗滑结构的工作机理,通过室内模型试验,采用土压力盒等应力测试手段,得到了耦合结构内外及各围桩桩后的土压力变化规律。结果分析表明:粘性土滑坡体中,采用围桩间距为4倍桩径,呈正六边形布置的耦合结构,锚固深度为桩长的2/5,在滑坡推力作用下,抗滑段内各围桩后土压力近似呈抛物线分布,在滑面以上约桩长10%附近出现最大值。各围桩与桩中土压力值大致相等,围桩与桩间土体能够形成桩土耦合体共同抵抗外荷载。锚固段内土压力值普遍较小,大致呈三角形分布。     

横坡段桥梁双桩结构内力和位移计算

针对横坡段桥梁双桩基础,引入陡坡效应,并对桩侧边坡下滑推力和桩侧岩土体抗力进行合理简化,建立基于前后桩各特征桩段结构和受荷特点的挠曲微分方程。采用幂级数法对方程求解,考虑桩顶和桩端的边界条件及各特征桩段之间内力和位移的连续性条件。通过对某双桩工程实例进行理论和有限元计算和分析,得出该理论方法具有一定的可靠性及设计的合理性。分析结果表明:理论计算和有限元计算的最大相对误差为3.32%,且理论计算的前后桩桩顶水平位移为8.573 mm,有限元计算的前后桩桩顶水平位移为8.867 mm,二者均满足规范要求。     

施工期斜坡段桥梁双桩基础受力特性现场监测

为研究斜坡段桥梁双桩基础的受力特性,依托广东省云茂高速公路独石特大桥桩基础工程,通过对施工期斜坡段右幅26~#墩桥梁双桩基础开展现场监测,分析了自浇注成桩至桩柱盖梁施作完成为期14个月内的桩侧土压力与桩身钢筋应力变化规律,重点探讨了斜坡荷载对桥梁双桩基础受力特性产生的影响。结果表明:施工开挖后斜坡浅层土体发生变形,双桩结构桩后侧均受到近似呈抛物线形分布的土压力作用,土压力最大值作用点位于桩顶以下8～11 m,进入强风化层后显著减小;桩体上部发生较小的横向变形,随着上部结构(横系梁、墩柱、盖梁等)施作桩顶竖向荷载持续增加,桩体上部横向变形量增加且桩身弯矩值持续增大;前后桩最大弯矩值均位于全风化与强风化岩层交界处附近,斜坡桥梁桩基础的P-Δ效应显著;在施工扰动、临时车辆荷载及降雨等因素的综合作用下,边坡浅层岩土体变形并对桩基的受力状态产生影响;监测期间后桩桩身弯矩与桩侧土压力均大于前桩,是整个双桩结构承载的关键,在设计时可考虑适当加强桩体上部配筋;前桩相比后桩更靠近下坡侧临空面,前桩桩顶以下10 m范围内岩土体所能提供的侧摩阻力十分有限,在设计时可考虑折减。研究成果可为受斜坡荷载影响的桥梁双桩基础的设计与施工提供参考。     

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.     

门式双排抗滑桩设计计算方法及工程应用研究

门式双排抗滑桩是一种较为新型的支护结构,首先考虑前、后桩及连系梁作用,推导了滑坡推力作用下双排抗滑桩桩间土压力计算公式;然后,针对门式双排抗滑桩受力特点,将抗滑桩划分为受荷段与嵌固端,采用工程中常用的地基系数“m-k”法推导了各特征段的微分方程,在此基础上,根据前、后桩及连系梁的边界条件,利用有限差分方法对微分方程求解,建立了门式双排抗滑桩内力及位移计算方法.工程实例分析验证了该方法的可行性,可为类似工程设计提供参考.     

高陡斜坡条件下桥梁桩基数值分析

高陡斜坡条件下桥梁桩基承载机理主要涉及桩的受力性状、荷载传递规律等方面,考虑桩-土(岩)相互作用影响,将桩周岩体及陡坡纳入分析体系,问题复杂,采用解析方法难以解决,故引入数值方法成为必然。文中以贵州省余庆至安龙高速公路沙河大桥桩基工程为背景,采用midas GTS NX软件对桩基进行数值模拟,分析计算桥桩的受力,同时研究桥梁在不同荷载作用下,所处边坡的力学响应,不同荷载组合效应对横坡段桥梁桩基结构内力和位移的影响,为高陡斜坡段桥梁桩基结构的承载特性研究提供参考。     

新型桩墙组合结构在高陡边坡支护中的应用研究

桩间挡土墙和桩基托梁衡重式路肩墙是铁路和公路工程中两种常用的边坡支护结构形式，但有些工程受到地形地质条件限制时，仅采用一种支护措施不能满足工程设计要求。以腾俊物流专用线货场右侧高陡膨胀土边坡为例，采用新型桩间挡土墙加桩基托梁衡重式路肩墙的组合结构形式，对膨胀土边坡进行支护。并通过力学分析计算，确定了桩、墙所受土压力和滑坡推力的大小，验证了该组合结构形式的可行性。     

高陡横坡段桥梁桩基设计计算方法及工程应用

在西部山区修建公路或铁路,常需将桥梁桩基设置在高陡横坡上。与平地上的桥梁桩基相比,位于横坡上的桥梁桩基受力与变形更为复杂,而相应的设计计算方法亦落后于工程实践。在前人研究的基础上,进一步分析了高陡横坡段桥梁桩基的受力特性,建立了其受力与变形分析的简化计算模型,并借助有限差分法,对个特征桩段的挠曲变形微分方程进行求解,从而提出了高陡横坡段桥梁桩基设计计算方法。最后,以张一花高速中某桩基工程为例,分别利用规范法和本文计算方法进行计算,结果对比分析表明,本文计算方法与规范法吻合较好,而本文计算方法既能够考虑了桩顶复杂荷载的影响,又能够考虑边坡荷载的作用,由此设计的基桩更为合理安全。     

双排抗滑桩桩土作用分析模型及其应用

考虑坡体滑移的最不利工况,以滑动面为分界面,分析了双排桩与坡体作用的作用机理与关系表达式;引入p-y曲线法模拟桩间土与双排桩接触非线性特征,并结合经典土压力理论与相关应力路径三轴试验对其参数进行了求解,由此建立了双排抗滑桩与桩周土体非线性相互作用模型。在此基础上,导出双排桩不同特征桩段微分方程,利用横系梁传力协调作用及边界条件,提出了双排桩桩身内力和位移的有限差分迭代算法。试验对比分析表明,计算值与实测值吻合较好,该方法可用于双排抗滑桩的内力分析计算。