考慮樁土相互作用下高墩-樁基體系屈曲穩(wěn)定性分析及研究.pdf

1、隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，近年來我國西部地區(qū)規(guī)劃并建成了大量的鐵路及公路工程。由于地形因素，跨越江河、深谷及溝壑的高墩橋梁往往成為這些線路中的控制性工程，并隨著工程中高強(qiáng)度材料的應(yīng)用，該群樁-高墩結(jié)構(gòu)日益趨向高聳化、薄壁化，致使結(jié)構(gòu)的剛度下降，其穩(wěn)定性問題顯得尤為突出，成為了高墩橋梁建設(shè)領(lǐng)域中具有重要理論與工程實際意義的課題。
　　 目前，由于高墩群樁結(jié)構(gòu)受力情況復(fù)雜，其屈曲分析的研究還不夠完善，現(xiàn)有的研究成果多以純橋墩(假定墩

2、底固支)或基樁的屈曲穩(wěn)定性來評定高墩樁基體系的穩(wěn)定與否，該法無法體現(xiàn)樁基礎(chǔ)與橋墩上部結(jié)構(gòu)的共同工作原理，難以全面反映工程的實際受力屈曲特性?；诖吮尘?，本文在前人研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國西部山區(qū)高墩的結(jié)構(gòu)特點，對高墩群樁的屈曲穩(wěn)定理論及計算方法進(jìn)行系統(tǒng)的研究，具體工作包括：
　　 (1)通過對國內(nèi)外相關(guān)研究成果的綜合分析，較深入地探討了高墩樁基結(jié)構(gòu)的承載機(jī)理，并對高墩及基樁屈曲穩(wěn)定性研究的現(xiàn)狀和發(fā)展水平進(jìn)行了系統(tǒng)的回顧和總結(jié)。

3、
　　 (2)針對群樁基礎(chǔ)-單肢高墩結(jié)構(gòu)，首先基于力法原理，將群樁基礎(chǔ)等代為“柱+水平彈簧支撐(單個或多組)”結(jié)構(gòu)以綜合考慮樁土相互作用對高墩穩(wěn)定行的影響，進(jìn)而將高墩與群樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)簡化為“變截面柱+水平彈簧支撐”模型，分別導(dǎo)出了單肢墩-樁基體系屈曲臨界荷載的冪級數(shù)解析解和能量法解析解，并結(jié)合算例證明該方法的實用性。
　　 (3)針對雙肢高橋墩受力及荷載傳遞機(jī)理貼近框架結(jié)構(gòu)，將群樁基礎(chǔ)等代為“П”框架，墩身間無系梁的高墩樁

4、基體系簡化為單跨雙層框架結(jié)構(gòu)，采用轉(zhuǎn)角-位移法導(dǎo)出了其臨界荷載計算解析解答計算公式，結(jié)合算例分析了該法的合理性。
　　 (4)采用有限元ADINA軟件，結(jié)合算例，建立考慮樁-土-墩三者相互作用的三維有限元模型，對豎向荷載作用下的高墩-樁基體系的屈曲穩(wěn)定性進(jìn)行有限元數(shù)值計算分析。
　　 (5)通過改變橋墩的高度、剛度、雙墩間的橫系梁情況、墩身壁厚、樁徑及場地條件等，比較相應(yīng)計算結(jié)果，探討這些因素的變化對高墩-樁基體系穩(wěn)定性