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。     

新溆高速公路两江特大桥桩基受力与变形分析

新化至溆浦高速公路是位于我国西部山区。在这些地区修建高速公路时,往往会遇到一些特殊问题,如两江特大桥陡坡段桥梁桩基安全性问题。与平地上普通的桥梁桩基相比,位于陡坡上的桥梁桩基受力与变形更为复杂,现行的设计计算方法亦不能满足工程实际的需要。通过借助有限差分法,考虑边坡荷载对基桩的影响,对两江特大桥左幅19#墩桥梁桩基的受力与变形进行分析计算。计算发现,桩身最大弯矩和最大剪力作用位置基本位于强风化层和中风化层的分界面附近;考虑边坡荷载作用,计算得到的桩顶水平位移不满足变形要求,且桩身内力较大,必须对边坡进行相应的防护加固设计。     

陡坡段桩柱式桥梁基桩受力分析及工程应用

在西部山区陡坡段桩柱式桥梁基桩应用非常广泛,而相关的设计计算方法比较落后。与平地上的桥梁基桩相比,陡坡段桩柱式桥梁基桩的承载状况更为复杂。根据陡坡段桩柱式桥梁基础的受力特点,建立了相应的简化受力模型,并以此为基础,导得了各特征桩段的挠曲变形微分方程及其内力与变形分析的幂级数解答。实际工程计算表明,本文计算方法与规范法吻合较好,最大误差不足10％,且能够考虑了基桩的P-△效应,设计偏于安全。在考虑滑坡推力作用的情况下,基桩内力与变形成倍增长,桩端未平衡弯矩较大。为确保施工安全及工后桥梁正常使用,必须对桥位处边坡进行局部的防护加固,以改善坡体与基桩的相互作用。     

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。     

高陡边坡下桥梁桩基受力分析及防护设计

桥梁桩基建于高陡岸坡甚至悬崖峭壁上时,墩台、桩基和边坡组成了复杂的承载体系,通过加强边坡防护措施来确保桥梁桩基的安全性十分重要.通过理论与数值模拟分析了高陡边坡条件下桥梁桩基受力特性,提出合理的边坡体防护措施有利于桩基受力,能确保桥梁结构安全.并通过有限元分析高陡横坡条件下采用锚杆格子梁防护时桥梁桩基受力特性,通过计算与工程实例安全,表明设计方案的正确性.     

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.     

高陡横坡段桥梁双桩结构计算方法研究

针对山区高陡横坡地段桥梁双桩基础的结构与荷载特征,建立了桩基与边坡及桩间土相互作用新模式:后桩承受推力以滑动面为界简化为滑坡推力与主动土压力;前桩与后桩所承受的侧土抗力则服从(mz+C)的线性增长规律;并假定桩间土对前桩的作用力q\-a是桩间距、桩宽(桩径)及滑坡体宽度的函数,由此可充分反映桩间土及滑坡体对土压力传递的影响。在此基础上,导得不同特征桩段的微分方程,并基于有限差分解进行了求解,从而提出了高陡横坡段桥梁双桩结构内力位移计算方法。理论计算与室内模型试验实测数据的对比表明,该方法误差可满足工程要求。     

基于能量法的桩柱式高桥墩-桩基结构稳定性分析

在深入研究山区高桥墩—桩基结构屈曲机理基础上,首先,根据工程实际及桩柱式高桥墩—桩基结构平面受力模式,确定出符合工程特性的框架结构简化计算模型,其次,通过研究其失稳模式及内力计算方法,求得考虑高桥墩—桩基轴向变形的转角—位移方程,并结合能量分析方法建立桩柱式高桥墩—桩基结构平面内稳定性分析方法,然后,框架结构平面外受力特点确定出其稳定性分析力学模型,进而建立出考虑竖向荷载与水平荷载共同作用时高桥墩—桩基结构平面外稳定性分析方法,工程实例分析表明,考虑高桥墩与桩基共同作用的框架结构稳定系数比高桥墩框架结构稳定系数低,符合工程实际,表明了本文所建立方法的合理性与可行性。     

大直径阶梯型变截面桩竖向承载力计算方法研究

通过分析阶梯型变截面桩-土体系的荷载传递过程，综合考虑桩侧土体侧摩阻力及端桩承载力的发挥情况，并考虑一定的安全储备，提出了基于变形协调原则的变截面桩基竖向承载力和沉降的计算理论和公式，该方法克服了规范法中桩基竖向承载力和沉降不相关的缺陷，并以某深水大跨度桥梁大直径阶梯型变截面桩为例，分别采用变形协调原则法和规范法对该桩基进行计算和对比分析，结果表明:变形协调原则法计算出来的桩基竖向承载力小于规范法计算值。     

典型陡横坡条件下新型桩墙联合受力结构体系的应用研究

以贵州省驾欧~荔波高速公路YK17+465~YK17+540段典型陡横坡填方路基为依托工程,综合考虑常规桩板墙和路堤墙支挡形式各自的优缺点,在山区高速公路典型陡横坡条件下,提出采用新型桩墙联合受力结构体系处理实际工程问题的方案。     

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。     

弹性抗滑桩内力计算的改进与优化

在滑坡治理工程中,抗滑桩是一种重要的支挡加固措施,在确定滑坡推力后,如何准确、合理地计算抗滑桩内力对滑坡治理工程的成败常常有着决定性的作用;根据滑动面以上桩身滑坡推力的分布形式、桩前剩余抗力的分布情况以及桩身边界条件,将"m"法和"K"法相结合,推导出全桩内力有限差分计算公式;所提出的计算方法思路简明、计算精度高,在实际滑坡治理工程中得到了有效的应用,也可应用于其他横向受力桩的分析与计算。     

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。     

陡坡—岩溶耦合作用下公路桥梁桩基极限承载力的计算

为研究陡坡—岩溶耦合作用对桩基竖向承载特性的影响,基于现行规范中的桩基极限承载力标准值公式,采用Marc有限元软件对4种顶板厚度、5种坡度进行正交模拟试验,分别提出了针对顶板厚度和坡度对于桩基竖向分项承载力的修正系数。试验结果表明,桩基极限承载力随坡度增大而逐渐减小,坡度大于45°时,减幅达到29.83%;当顶板厚度大于3倍桩径后,继续增加顶板厚度对桩基极限承载力的提高效果不大,稳定在19%左右。根据计算结果分析桩基竖向分项承载力占比的变化规律,提出了同时考虑顶板厚度和坡度的桩基竖向极限承载力标准值的计算公式以及修正系数αi、β。     

FLAC3D在高速铁路路堤边坡稳定性分析中的应用

高速铁路在山区修建,高填陡坡路堤不可避免,其边坡的稳定性分析、破坏模式及支挡防护措施的研究尤为重要。运用有限差分软件FLAC3D,对某客运专线典型高填陡坡路堤工点进行了采用设置路堤边坡方案的稳定性及破坏模式分析,根据分析结果确定了锚固桩支挡防护方案。FLAC3D在锚固桩受力分析中,考虑了路堤边坡体与锚固桩之间整体力学效应,可通过数值模拟直接得到锚固桩的内力分布,比基于刚体极限平衡方法的计算结果更接近真实情况。     

基于双参数法和加权残值法的锚拉抗滑桩内力分析

由于锚拉抗滑桩作为一种新型抗滑支挡结构,还没有一种规范的方法对其内力设计计算方法进行说明.于是基于双参数法和加权残值法原理,引入B样条函数作为试函数,提出了一种计算锚索抗滑桩全桩内力的新方法.该方法将锚拉力作用于桩顶,考虑各种桩底支承条件,针对受荷段和锚固段控制微分方程的不同,采用子域最小二乘配点加权残值法,得到了全桩内力计算的普遍计算程式,并编制了相应计算程序.同时此法可对全桩进行整体分析,无需对抗滑桩分滑动面上下两部分分别进行计算,也可考虑桩顶位移与锚索水平位移相协调.将本方法应用于2个工程实例的分析,并与传统的查表法和有限差分法进行比较,分析计算表明该法只需划分极为稀疏的网格就可达到很高的计算精度,而且计算所费时间极短,可大大提高计算效率.     

岩质边坡上桥梁基桩受力分析及试验研究

岩质边坡卜桥梁基桩具有承重与阻滑双重功能，其受力性状远比抗滑桩和平地上两侧无坡度的单一倾斜受荷桩要复杂得多。在考虑高陡岩质边坡滑坡推力的基础上，采用有限差分数值分析方法对该类基桩进行分析。推导出适用于岩质边坡上坡桥梁基桩内力及位移分析的有限差分解，并结合岩质边坡上桥梁基桩室内模型试验，对该类基桩的受力性状进行了探讨。通过计算值与实测值的比较可知。所提出的针对岩质边坡上桥梁基桩的有限差分法是可行的，深入探讨该类基桩受力特点具有一定的理论和工程应用。     

土岩“二元基坑”吊脚桩支护体系锁脚锚杆预加轴力计算方法研究

为解决土岩二元基坑吊脚桩支护体系中吊脚桩、岩肩与锁脚锚杆之间的相互作用力学机制，根据吊脚桩桩底位于岩质边坡潜在滑动面的位置，分别提出锁脚锚杆预加轴力的计算方法： 1)当吊脚桩位于潜在滑动面以下位置时，锁脚锚杆的预加轴力等于岩层基坑未开挖时的被动区合力减去岩肩能提供的反力； 2)当吊脚桩位于潜在滑动面以上位置时，锁脚锚杆的预加轴力等于滑块对吊脚桩嵌固段的推力加上岩层基坑未开挖前被动区的土压力。并给出2种工况下锁脚锚杆预加轴力的计算公式。最后通过有限元方法进行数值验证。结果表明： 按照提出的计算方法得到的锁脚锚杆预加轴力基本合理。