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。     

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。     

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.     

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。     

特大型桥梁群桩基础承载特性离心模型试验研究

苏通大桥超大型主桥索塔群桩基础置于第四系土层中,其承载变形特性是设计急待解决的技术问题。通过离心模型试验,研究了5种工况下主桥索塔群桩基础的竖向承载变形特性,分析了承台竣工、裸塔竣工、成桥阶段群桩基础的沉降及桩顶荷载分布规律。结果表明,5种工况下主桥索塔群桩基础的极限承载力大于5 000 MN,成桥阶段的总沉降为148~186 mm,基础整体稳定,桩顶荷载成W形分布,桩底注浆和冲刷形态对群桩基础的承载变形特性有一定影响。     

吉茶高速公路坡头隧道高陡仰坡设计

吉茶高速公路坡头隧道仰坡高达70余m,采用1∶0.3以及垂直坡比。采用抗剪强度折减系数法,计算不加锚索、加锚索两种情况下的仰坡稳定性,可为山区高速公路类似的边仰坡设计与施工提供参考。     

高陡斜坡作用下群桩基础设计计算方法

基于陡坡双桩柱基础探讨了陡坡群桩基础承载机理,提出了陡坡与群桩相互作用简化分析模型,得到了陡坡群桩基础的等效分析模型,即侧向受荷高承台嵌岩群桩基础分析模型;综合考虑滑坡推力与简化分析模型建立了基于结构位移法的陡坡群桩基础计算分析方法,并提出了同时考虑稳定安全与经济最优的陡坡群桩基础优化设计方法。研究结果表明：陡坡群桩基础应尽量减小承台底部至最危险滑动面的距离,嵌岩深度为4倍桩径时能满足工程要求,群桩基础至坡面的距离不小于4倍桩径要求时符合工程实际。     

山区高速公路高陡边坡三维有限元分析

山区公路高陡边坡地质条件较差,公路施工中对边坡的稳定性要求很高,由于传统的极限平衡法在确定边坡的安全系数时存在需要假定滑动面形状、不能分析应力应变关系等一系列的不足,在计算地质条件复杂的高陡边坡时很难得出准确的结果。为了准确了解边坡的内力和变形分布情况,笔者运用大型软件Ansys对山区公路高陡边坡分别进行了预应力锚索加固前后的三维有限元模拟,并对两者之间的结果进行比较。并运用有限元强度折减法计算出加锚前后边坡的安全系数,计算结果表明:预应力锚索加固后的边坡是稳定的。     

超高缓和段桥梁设计中的横坡处理

提出了桥梁设计中对超高缓和段横坡问题的不同处理方法，对各种方法进行了定量的分析与归纳，总结了不同的适用条件及设计方法的选用方式。     

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。     

桥址高陡岩质斜坡稳定性分析

桥址高陡岩质斜坡稳定性分析时,一方面,应考虑斜坡的卸荷变形影响;另一方面,作为桥梁建设场地,除应评价其整体稳定性外,还应考虑表层危岩体及岩体蠕变对桥梁安全的影响。结合工程实例介绍了平硐所揭示的高陡岩质斜坡中的强烈卸荷变形特征,提出了桥址高陡岩质斜坡稳定性分析时应评价的内容及分析方法,对相似工程具有较好的借鉴作用。     

高速铁路桥梁基桩静载试验研究

高速铁路桥梁基桩设计的单桩竖向承载力大,而承载力的大小是由静载试验确定——目前规范规定其静载试验的最大荷载为设计单桩竖向承载力特征值的2.0倍。对于嵌硬岩基桩静载试验,建议最大荷载取设计单桩竖向承载力特征值的1.3倍。经论证、试验,嵌硬岩基桩静载试验的最大荷载,取设计单桩竖向承载力特征值的1.3倍是可行的。     

黏土斜坡地基中水平受荷桩承载特性研究

运用ABAQUS有限元分析软件建立桩基-边坡耦合三维数值模型,并模拟黏土边坡中的不排水加载条件,分析了坡度分别为0°,15°,30°,45°,60°条件下,桩顶水平荷载分级施加时的桩身水平变形和弯矩分布规律及变化趋势,研究黏土斜坡地基中单桩的水平承载特性。结果表明:斜坡对桩基水平承载力的影响不容忽视,坡度越大,桩身变形及弯矩越大;单桩水平临界/极限承载力均随坡度的增加而减小,提出了黏土斜坡地基中不同坡度区间内的单桩临界/极限承载力折减系数。     

桥基荷载作用下斜坡稳定性评价的三维有限元法

基于强度折减法,采用弹塑性有限元方法以三维实体单元模拟桥基荷载作用下的斜坡,利用逐步改变步长的搜索法求解出桥基荷载作用下边坡的安全系数,将强度折减法从二维平面问题引申到三维空间问题,避免了二维方法中桩基计算宽度的确定,更好地得出边坡应力应变分布情况,提出将塑性区是否贯通作为求解边坡安全系数的标准,为复杂边界下求解边坡稳定性分析评价提供了新的思路和方法。以湖南湘西印家溪大桥为工程实例,计算分析了该桥边坡在桥基荷载作用下的稳定安全系数,计算结果表明了本文方法的有效性。     

软土地区铁路桥梁桩基试验及数值分析

通过连盐铁路中山河特大桥桩基础单桩静载试验,对桩身应变、压缩量及桩顶沉降进行测试,利用试验结果对有限元模型进行修正,研究软土地区铁路桥梁桩基的荷载传递特性及沉降控制效果。结果表明:理论和试验曲线吻合较好,桩周土体的土性变化对桩身轴力传递和沉降的影响很大,在软土地区采用超长钻孔灌注桩能较好地控制桥粱基础沉降。     

桥梁水中桩基加固方案比选

依托某桥桩基加固工程实例,通过对水中桩基加固方案进行了系统的分析和深入比选,拟定了最具有实施性的加桩方案作为最终加固设计方案,为其他同类型加固工程的设计与施工提供参考经验。     

澧县毛家岔大桥桩基静载试验技术

通过澧县毛家岔大桥工程桩现场静载试验，介绍了摩擦桩静载试验技术，单桩轴向受压承功力、桩周侧壁各地层极限摩阻力的确定，并对试验结果进行了分析，阐述了摩擦桩桩周摩阻力和桩端支撑力对桩基极限承载力的影响。