砂土地震液化大变形防治技术

地震液化导致的大变形常会使结构产生十分严重的破坏,因此对潜在液化的地基必须进行处理。本文分析了大变形产生的机理、破坏形式并提出了相应加固措施。     

软土地基桥梁桩基抗震设计探讨

介绍了桥梁桩基在地震中的这种破坏形式,分析了桩基的破坏机理。结合桥梁工程结构特点,针对桥梁桩基设计中的抗震构造措施等方面简要提出了几点方法,有一定的实际意义。     

浅析岩溶地基桥梁桩基的施工技术

从分析对桥梁工程施工容易造成危害的岩体结构形式入手,再分别从施工方法、处理原则、存在问题的解决措施以及需要注意的问题等方面就岩溶地基桥梁桩基的施工技术进行了浅析。旨在与同行进行业务交流,以不断提高岩溶地基桥梁桩基施工质量,为桥梁工程质量奠定坚实的基础。     

地震液化对桥梁桩基础极限承载力的影响

地震后砂土液化是地震的主要震害之一．对砂土液化前后桥梁桩基的极限承载力进行了数值计算，结果表明砂土液化后，基桩的横向极限承载力明显降低，其降低程度与桩周可液化土体的厚度及液化程度相关．桩周可液化土体厚度越大，液化程度越高，则地基土的水平抗力系数m降低越多，桩基的横向极限承载力降低也越多．同时，砂土的液化导致基桩的水平位移在同等载荷作用下也有较大的增长．     

高填方块碎石夯实地基变形三维数值模型

根据场区的工程地质条件和高填方资料建立地质模型, 运用现场试验所获得的参数和3DFLAC程序对高填方块碎石夯实地基的变形进行数值模拟, 分析地基沉降和侧向变形及可能发生剪切破坏的位置, 模拟和分析结果与实际基本一致。     

新建建筑物对桥梁桩基结构的影响分析

以修建工业厂房对桥梁桩基稳定性的影响为工程背景,采用ANSYS有限元分析方法研究新建建筑物修建对桥梁桩基结构内力的影响,结果表明,荷载作用下桥梁桩基的压应力增量最大值发生在Y方向(竖直方向),为0.65MPa;将数值模拟结果与监控量测数据进行对比分析发现,荷载作用下桥梁桩基变形比监控量测竖向位移小0.003mm,说明建立的数值模型及其参数取值合理,可用于评价新型建筑物对桥梁桩基结构的影响。     

隧道施工对邻近桥梁桩基变形影响及加固效果分析

以某桥梁桩基邻近隧道施工为例,采用有限元软件PLAXIS进行建模分析,重点分析了采取隔离桩加固前后隧道开挖对邻近桩基变形影响变化规律,结论如下:相比于不采取加固措施,采取隔离桩加固措施以后,可以使得最大顺桥向和垂直向位移分别减小62％和61％以上,而采用隔离桩加固措施对横桥向位移无明显影响;采取隔离桩之后,桩基的各向位...     

强震作用下的砂土液化对桩基力学特性影响

为了提高位于液化土层桥梁桩基的抗震性能, 基于三向六自由度大型振动台模型试验, 分析了地震波作用下桩顶水平位移、桩身加速度及弯矩等动力响应, 并研究了地震波加载后桩基的损伤。试验结果表明: 在地震波作用下, 随着液化层埋深的增加, 土体液化后产生的侧扩效果逐渐减弱, 因此, 桩顶水平位移峰值逐渐减小, 但是当地震加速度超过0.6g时, 桩顶水平位移峰值不受液化层埋深的影响; 因地震荷载作用下粉细砂土层液化, 桩身加速度在该土层位置明显增大; 上部覆盖层压力作用使土层抗剪强度增大, 因此, 桩顶放大系数随着液化层深度的增加而增大, 且桩顶放大系数在Kobe波作用下最大, 5002波作用下最小, 砂土液化同时造成土层强度降低, 从而使桩身加速度在该土层出现放大效应; 桩身弯矩最大值均出现在液化层和非液化层分界处, 且在相同强度地震波作用下, 桩身弯矩最大值随着液化层埋深的增加呈增大趋势, 当地震加速度从0.30g增大到0.35g后, 桩身弯矩增幅为33.3%, 增幅最大; 不同类型地震波对桩基的破坏程度并无差异, 在加速度0.35g作用下, 桩基基频无变化, 但当地震波强度超过0.40g时, 桩基基频从1.65 Hz突降到0.45 Hz, 因砂土层液化产生侧向位移, 桩身剪切变形, 最终导致桩基损坏。综上所述, 当液化层较浅时, 应重点考虑地震波作用下过大的桩顶水平位移; 在桩基抗震设计时, 必须考虑液化层和非液化层分界处桩基的抗弯能力和液化层埋深的影响。     

桥梁桩基溶洞处理费用分析

目前,桥梁桩基溶洞处理费用在我国还没有形成比较成熟和统一的计算方法,业主与施工单位双方关于发生费用的计算方式存在着较大的分歧。故在计算时,业主、监理及承包人等各方应进行友好协商,尤其是承包方更应积极与业主进行沟通．根据在溶洞处理期间发生的各种费用认真进行分析,使费用的计算更加正确与合理,使业主与施工单位达到双赢。     

强震作用下近断层桥梁桩基动力响应

为探明强震作用下断层上、下盘桥梁桩基动力响应差异,依托海南省海文大桥工程,通过振动台模型试验,研究了0.15g~0.60g地震动强度作用下断层上、下盘桩基的桩身加速度、桩顶相对位移、桩身弯矩响应规律差异与桩基损伤特征。研究结果表明：在不同地震动强度作用下,断层上、下盘桩基的桩顶加速度峰值相差0.291~0.488 m·s^-2,桩顶加速度放大系数相差0.067~0.195,原因为断层对两侧岩土体影响范围存在差异与桩周岩土体“非线性”差异;随着地震动强度的增大,断层上、下盘桩基的桩顶相对位移差值逐渐增大,最大差值为0.77 mm;断层上、下盘桩基的弯矩最大值相差5.294~82.932 kN·m,且弯矩最大值均出现在覆盖层软硬土交界面与基岩面附近,原因在于下盘作为稳定盘,受上盘土体挤压作用,对下盘岩土体的振动剪切有一定抑制作用;地震动强度为0.35g时,断层上、下盘桩的最大弯矩均未超过抗弯承载力,满足海文大桥抗震设防烈度Ⅷ度(0.35g)的要求;地震动强度为0.35g~0.45g时,断层上盘桩的基频变化幅度较小,地震动强度为0.50g~0.60g时,断层上盘桩的基频显著降低,在桩顶与承台连接处、软硬土层界面与基岩面附近出现裂缝,说明此时桩基已发生损伤。可见,断层上盘桩基的桩身加速度峰值、桩顶相对位移与桩身弯矩动力响应指标均大于下盘桩基,断层上、下盘桩基动力响应变化规律差异显著,体现出显著的“断层上盘效应”,因此,强震作用下近断层桥梁桩基础抗震设计时,应着重考虑断层上盘桩基础的抗震承载能力。     

地震作用下特大型桥梁嵌岩桩基础动力响应

依托铺前大桥实体工程, 基于人工质量模型和桩-土惯性相互作用机理, 通过振动台模型试验, 选用叠层剪切式模型箱, 模拟了自由场在地震作用下的振动反应, 分析了0.15g ~0.60g (g为重力加速度) 地震动强度下大直径桥梁嵌岩桩基础加速度、相对位移、弯矩等响应特性和损伤情况等。研究结果表明: 桩基础加速度峰值从桩底至桩顶呈增大趋势, 加速度放大系数随地震动强度的增大逐渐减小, 输入地震波为0.55g 时, 桩顶加速度放大系数趋于稳定值1.34;桩顶加速度时程响应频率低于桩底加速度时程响应频率, 上部覆盖层对地震波的放大作用和滤波效应明显; 随着地震动强度的增大, 桩顶相对位移峰值近似呈线性增大, 在0.15g ~0.60g 地震动强度下, 桩顶相对位移峰值变化范围为1.97~6.73mm; 桩基础弯矩沿桩长呈“3”字形变化, 上部软硬土层分界处和基岩面附近弯矩达到峰值, 并随地震动强度的增大而增大, 地震动强度为0.50g 时达190.9kN·m, 超过桩身抗弯承载力; 桩基础基频随地震动强度的增大呈整体降低趋势, 在0.50g 地震动强度下, 其基频较0.35g 地震动强度下低50.1%, 桩基础产生损伤; 桩顶与承台连接处、上部覆盖软硬土层界面和基岩面附近桩身在地震作用下易产生裂缝, 桥梁桩基础抗震设计时应着重考虑。     

结构层模量对路面力学响应影响的三维数值分析

目前关于路面结构层模量对路面结构力学响应影响的研究一般是利用弹性层状理论进行分析。从三维数值分析的角度, 分别从路表弯沉、面层和基层内的压应力及拉应力等方面说明了结构层模量及基层条件对路面结构力学响应的影响。分析认为路面各结构层模量的提高能减小路面表面弯沉, 较高的基层模量会增大面层内的压应力, 较高的底基层模量能减小基层底面的拉应力。有关分析结果对路面结构的设计和施工具有参考价值     

桩-土-断层耦合作用下桥梁桩基竖向承载特性

基于海南铺前大桥, 采用室内模型试验与数值仿真, 分析了断层-桩-岩土相互作用时桥梁桩基的距离效应与承载特性。研究结果表明: 在模型试验中, 对于直径为6.3 cm, 长度为60 cm的桩基, 当断层与桩基水平距离由9.45 cm增加到22.05 cm时, 承载力增幅为26.7%, 当水平距离由22.05 cm增加到31.50 cm时, 承载力增幅仅为3.8%, 断层与桩基水平距离对桩基承载力影响度降至6.5%, 可以忽略; 当桩长一定, 荷载相同时, 断层与桩基水平距离越小, 桩身轴力变化越小; 当断层与桩基水平距离由9.45 cm增加到22.05 cm时, 桩身30 cm处桩侧阻力增大了0.059 kN, 水平距离对桩侧阻力影响度降低了44.5%, 当水平距离由22.05 cm增加到31.50 cm时, 桩侧阻力增大了0.029 kN, 水平距离对桩侧阻力影响度降低了8.3%。在数值仿真中, 在桩基直径为1.5 m, 长度为30 m, 覆盖层厚度为10 m的工况下, 当断层与桩基水平距离由1.5 m增加到6.0 m时, 承载力增幅由11.0%减小到6.5%, 当水平距离由6.0 m增加到7.5 m时, 承载力增幅减小到4.9%;当断层与桩基水平距离由7.5 m减小到1.5 m时, 桩身轴力沿桩长方向减小趋势逐渐变缓, 当桩长一定, 荷载相同时, 断层与桩基水平距离越小, 桩身轴力变化越小; 当断层与桩基水平距离由1.5 m增加到6.0 m时, 桩身16 m处桩侧阻力增大了1.90 MN, 水平距离对桩侧阻力影响度降低了28.0%, 当水平距离由6.0 m增加到7.5 m时, 桩侧阻力增大了0.33 MN, 水平距离对桩侧阻力影响度降低了5.0%。模型试验与数值仿真结果均表明, 在5倍桩径范围内, 桩基竖向承载特性受断层与桩基水平距离的影响较大; 超出5倍桩径后, 水平距离的影响较小, 甚至可以忽略; 断层与桩基水平距离对承载力、桩侧阻力的影响度与桩侧阻力占比的仿真值均减小较快, 在水平距离为5倍桩径时, 较模型试验值分别降低了2.2%、6.0%、0.174, 结果较理想化, 可用作工程参考。     

强震作用下群桩基础抗液化性能的振动台试验

为研究强震作用下群桩基础抗液化性能优于单桩基础的具体表现形式,依托海南省海文大桥工程,采用振动台模型试验开展单桩、四桩、六桩基础处理液化地基的差异性研究,分析了3种不同工况下饱和粉细砂土层中孔压比、桩身加速度和弯矩时程响应差异及其三者相互关系。研究结果表明：0.35g地震动荷载作用下,3种工况均产生液化现象,饱和粉细砂土层深处的孔压比开始增长时刻及稳定时刻均滞后于浅层;六桩基础完全液化耗时比四桩基础延缓4.41~4.82 s,四桩基础完全液化耗时比单桩基础延缓4.00~4.42 s;随着桩数的增加,同一深度处饱和粉细砂土层中桩身最大加速度及其放大系数均逐渐减小,桩身最大加速度出现时刻逐渐滞后,且随着孔压比的增大,桩身加速度逐渐减小;六桩基础最大弯矩较四桩基础小25.95%~43.50%,四桩基础最大弯矩较单桩基础小28.80%~33.10%,单桩基础最大弯矩出现时刻比四桩基础早1.22~1.27 s,四桩基础较六桩基础提前0.66~0.72 s,且桩身弯矩随孔压比的增大逐渐衰减,说明液化前饱和粉细砂土层具有软化减震作用。可见,六桩基础抗液化性能优于四桩及单桩基础,在液化土层桩基础抗震设计中,可通过群桩基础形式提高其抗液化性能。     

盾构隧道穿越既有桥梁桩基础风险控制值的确定

在总结国内外规范所确定的桥梁沉降值的基础上，进一步阐述了其在隧道穿越桥梁桩基础时的适用性．通过列举比对国内外工程案例所提出的风险控制值的确定方法，并结合目前隧道穿越桥梁桩基础时已采用的风险控制值的计算原理，实现了桥梁剩余承载力在有限元数值计算中的折减，进而论述了隧道穿越既有桥梁桩基础时，最终风险控制指标和阶段风险控制指标的概念及实现方法，以期达到为类似工程提供借鉴和参考的目的．     

黄土湿陷性对桥梁桩基承载力的影响

为了研究黄土湿陷性对桥梁桩基承载力的影响, 基于弹性理论, 建立了黄土湿陷性影响下桥梁桩基承载力的力学模型, 推导了湿陷性黄土中桥梁桩基承载力的计算公式, 利用编制的计算程序, 分析了不同湿陷系数、不同湿陷厚度下黄土区域桩基承载力的变化性状。公式计算结果与现场实测结果对比分析表明, 其相对误差最小为5.2%, 最大为6.7%, 表明本文公式具有较好的实用性。     

黄土高路堤三维固结数值解法

针对黄土的结构性、欠压密性、非饱和性与各向异性特点,将黄土视为非饱和土,基于非饱和土力学理论,建立了相应的三维固结方程组,利用有限元法,分析了黄土的固结变形特征。分析发现黄土高路堤经压实后,其垂直位移最大值发生在路堤中部,呈抛物线趋势;位移在路堤坡脚处最小,路堤变形趋势在上部呈向内、向下移动的趋势,即呈现“凹盆”,在1/3~2/3路堤高处呈向外“挤出”趋势;对于非饱和黄土,在瞬时加载后,其表层沉降变形可分为瞬时沉降和土体固结沉降,前者为主要变形。结果表明建立的非饱和黄土三维固结方程能很好地模拟与分析黄土路堤的固结变形,具有较好的应用前景。     

高海拔强盐沼泽区桥梁桩基损伤现场模拟试验

为了探明高海拔强盐沼泽区公路桥梁桩基受干湿循环和冻融循环的损伤状况, 采用现场模拟试验, 研究了桩身位置、混凝土配合比、混凝土掺合料与外防护措施等对桥梁桩基力学性能的影响, 采用SEM分析、EDS分析和化学成分分析等手段探究了桩基损伤的微观机理。研究结果表明: 桩基混凝土抗侵蚀能力及其内部钢筋锈蚀受桩身位置影响, 对于基准混凝土试件, 龄期为360 d时, 水中、地表、地下0.25与1.25 m的桩基混凝土抗侵蚀系数依次为0.80、0.63、0.75和0.76, 对应位置钢筋面积锈蚀率依次为76%、91%、66%和65%;桩基混凝土抗侵蚀能力受混凝土配合比与掺合料的影响, 整体上掺入矿渣的混凝土抗侵蚀能力最强, 龄期为360 d时, 当砂子、水、碎石、减水剂、水泥、阻锈剂和膨胀剂的含量一致时, 掺入87.25 kg·m^-3粉煤灰、21.8 kg·m^-3硅灰、87.25 kg·m^-3矿渣的混凝土试件的平均抗侵蚀系数分别为0.79、0.89、0.91;钢护筒在短期内能保护桩基混凝土不受到外界侵蚀, 在长期侵蚀下保护期限一般为2~3年; 从90 d龄期到360 d龄期, 桩基混凝土中C元素的质量分数从0增长到9.61%, 生成了越来越多的CaCO₃分子, 再加上钙矾石等晶体的膨胀, 使得桩基混凝土膨胀开裂。