樁柱式高橋墩樁基穩(wěn)定性分析與室內(nèi)模型試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著我國(guó)西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，邊遠(yuǎn)山區(qū)及西部公路交通等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)蓬勃發(fā)展，不可避免地要大量采用跨大江、大河和深溝的高架橋。此時(shí)，如何在全面掌握高橋墩樁基礎(chǔ)承載機(jī)理的基礎(chǔ)上進(jìn)行其變形與穩(wěn)定性分析，已成為山區(qū)高架橋基礎(chǔ)工程所面臨的重要技術(shù)難題。為此，本文結(jié)合湖南省交通科技項(xiàng)目“山區(qū)超高橋墩樁基礎(chǔ)承載機(jī)理及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究”(2005013)課題，從樁柱式高橋墩樁基屈曲承載機(jī)理出發(fā)，通過理論分析、室內(nèi)模型試驗(yàn)及數(shù)值模擬對(duì)樁柱式高橋墩的穩(wěn)定性問題

2、進(jìn)行較深入系統(tǒng)的研究。 本文首先深入分析了樁柱式高橋墩樁基的屈曲機(jī)理。在此基礎(chǔ)上，首次將橋墩、樁基作為整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析，建立了可考慮墩樁不同剛度及樁側(cè)土體影響的高橋墩樁基屈曲分析的簡(jiǎn)化計(jì)算模型，利用能量法導(dǎo)得施工階段和成橋階段不同邊界條件下高橋墩樁基屈曲臨界荷載及穩(wěn)定計(jì)算長(zhǎng)度的解析解。 其次，為了更直觀反映樁柱式高橋墩樁基的屈曲規(guī)律，設(shè)計(jì)并完成了多組樁柱式高橋墩樁基的屈曲室內(nèi)模型試驗(yàn)，通過改變墩樁長(zhǎng)度比、邊界條件和材

3、料剛度等參數(shù)組合，得到相應(yīng)的荷載．變形曲線。結(jié)合能量法解析解進(jìn)行對(duì)比分析表明：解析解結(jié)果與室內(nèi)模型試驗(yàn)結(jié)果吻合較好，但基于能量法的樁身屈曲臨界荷載理論預(yù)測(cè)值比實(shí)測(cè)結(jié)果要偏大；樁柱式高橋墩樁基的邊界條件對(duì)其穩(wěn)定性影響很大，加強(qiáng)約束條件能顯著提高高橋墩樁基穩(wěn)定性：當(dāng)高橋墩樁基總長(zhǎng)度一定時(shí)，地面下樁身埋置率越大，越有利于高橋墩樁基的屈曲穩(wěn)定，相應(yīng)屈曲臨界荷載也越大。 最后，考慮P-Δ效應(yīng)的影響，對(duì)傳統(tǒng)有限桿單元法進(jìn)行改進(jìn)，采用結(jié)構(gòu)變形

4、失穩(wěn)發(fā)展過程中的位移變化率來(lái)判定其失穩(wěn)模式，從而得到計(jì)算樁柱式高橋墩樁基的改進(jìn)有限桿元屈曲計(jì)算方法，編制了相應(yīng)程序，并通過與室內(nèi)模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比計(jì)算，驗(yàn)證了改進(jìn)有限桿單元方法的可行性。改進(jìn)有限桿單元法誤差較小，可直接用于實(shí)際工程計(jì)算。 同時(shí)，基于改進(jìn)有限桿元屈曲計(jì)算方法對(duì)樁側(cè)土體、無(wú)量綱入土深度、墩樁剛度比及自重等因素對(duì)高橋墩樁基屈曲穩(wěn)定的影響規(guī)律進(jìn)行了分析，得出結(jié)論：樁側(cè)土體和基樁的入土深度是影響高橋墩樁基屈曲性能的重要