巖質(zhì)邊坡橋梁基樁受力分析的理論與試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著我國(guó)西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，高等級(jí)公路建設(shè)將大量穿越崇山峻嶺區(qū)，以往盤(pán)山公路的形式已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足人們對(duì)交通運(yùn)輸快速、安全、便捷的需要，而出于保護(hù)山區(qū)植被的考慮，對(duì)山嶺進(jìn)行大砍大挖更不可行，故一般采用隧道或高架橋的形式穿越，在該類(lèi)高架橋工程中樁基礎(chǔ)的使用不可避免。此時(shí)基樁受力復(fù)雜，其承載機(jī)理及受力分析計(jì)算方法與常規(guī)樁基存在許多不同，常規(guī)計(jì)算方法已難以應(yīng)用。該類(lèi)基樁相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算及安全監(jiān)控均缺乏相應(yīng)的規(guī)范指導(dǎo)，存在較大的盲目性。本文結(jié)合國(guó)家

2、自然科學(xué)基金“陡坡段橋梁樁基設(shè)計(jì)理論與數(shù)值模擬方法研究”(50578060)和湖南省交通廳科技項(xiàng)目“高陡邊坡段橋梁樁基設(shè)計(jì)與防護(hù)技術(shù)研究(200513)”課題，以解析法、數(shù)值方法、室內(nèi)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)為手段，對(duì)巖質(zhì)邊坡的橋梁樁基的承載機(jī)理及受力分析進(jìn)行了探討，主要在以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究： 本文首先通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外已有有關(guān)研究文獻(xiàn)的綜合分析，較深入地探討和總結(jié)了復(fù)雜荷載作用下巖質(zhì)邊坡橋梁基樁的承載機(jī)理及工作性狀，在充分考慮巖質(zhì)邊坡橋梁基樁

3、復(fù)雜受力條件的基礎(chǔ)上，借鑒平地基樁在復(fù)雜荷載作用下樁身內(nèi)力及變形計(jì)算的分析思路，將基樁的受力歸納為樁頂軸向荷載、橫向荷載以及樁側(cè)巖體的側(cè)向壓力及抗力幾個(gè)方面，在簡(jiǎn)化邊坡上基樁前后巖(土)體的抗力及推力的分布規(guī)律的情況下，建立軸、橫向荷載共同作用下巖質(zhì)邊坡橋梁基樁的計(jì)算模型，并采用冪級(jí)數(shù)方法推導(dǎo)求得巖質(zhì)邊坡橋梁基樁內(nèi)力計(jì)算的解析解。為進(jìn)一步研究巖質(zhì)邊坡橋梁基樁的受力特點(diǎn)，在考慮坡體推力的不規(guī)則和多樣性的基礎(chǔ)上，將基樁劃分點(diǎn)以差分形式近似地

4、代替樁身彈性曲線(xiàn)微分方程，將坡體推力以任意形式作用到基樁上，以此作為設(shè)計(jì)荷載合理考慮坡體與樁體的相互作用，導(dǎo)得了一套適用于巖質(zhì)邊坡橋梁基樁的內(nèi)力及位移計(jì)算方法，編制出相應(yīng)的計(jì)算程序，對(duì)基樁的設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)，并結(jié)合計(jì)算算例研究了巖質(zhì)邊坡坡體推力形狀、大小、位置及不同邊界條件對(duì)基樁受力及位移的影響。 為更加深入探討巖質(zhì)邊坡橋梁基樁的承載特性以及影響因素，采用國(guó)際上通用的先進(jìn)非線(xiàn)性有限元分析軟件Marc，在考慮樁．巖接觸等非線(xiàn)性因素的基

5、礎(chǔ)上，建立了巖質(zhì)邊坡橋梁基樁單樁的三維彈塑性模型，并針對(duì)巖質(zhì)邊坡橋梁基樁在施工過(guò)程中不同階段的特點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，得到其應(yīng)力分布情況，并通過(guò)計(jì)算得到了基樁在不同荷載條件下的受力特點(diǎn)。并根據(jù)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，建立巖質(zhì)邊坡橋梁基樁的正交分析的有限元模型，并對(duì)影響基樁受力的E(彈性模量)、ψ(內(nèi)摩擦角)、c(粘聚力)、d(基樁直徑)、邊坡角度這五種因素進(jìn)行敏感度分析。 最后，在相似理論基礎(chǔ)上，采用方程分析法導(dǎo)出巖質(zhì)邊坡橋梁基樁的相似準(zhǔn)則，以