沖刷作用下橋梁樁基承載性能演化研究.pdf

1、以交通運(yùn)輸部基礎(chǔ)研究項(xiàng)目《多災(zāi)害條件下跨海橋梁深水樁基礎(chǔ)承載性能演化分析》（項(xiàng)目編號(hào):2013319759060）為依托，采用室內(nèi)模型試驗(yàn)、理論分析以及數(shù)值計(jì)算的研究手段，研究了局部沖刷作用下橋梁樁基豎向與水平向承載性能和樁基動(dòng)力特性的演變規(guī)律，提出了沖刷作用下樁基水平承載力的簡(jiǎn)化計(jì)算方法。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　首先，為了研究不同沖深條件下樁基承載特性的演變規(guī)律，基于典型砂土沖刷坑形態(tài)，通過改變沖刷坑尺寸來模擬局部沖刷作用

2、，設(shè)計(jì)了21組單樁、五樁及九樁基礎(chǔ)的室內(nèi)模型試驗(yàn)。試驗(yàn)樁徑D為6cm，樁長(zhǎng)L為100cm，群樁樁間距3D，承臺(tái)高5cm。通過靜載試驗(yàn)研究了不同沖刷深度條件下樁基礎(chǔ)的豎向和水平承載性能的變化規(guī)律，分析了樁身內(nèi)力以及樁側(cè)土抗力沿深度分布的一般規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著沖刷深度的增加，樁基礎(chǔ)承載力出現(xiàn)弱化，豎向和水平群樁效應(yīng)系數(shù)均出現(xiàn)增大的趨勢(shì)，樁身彎矩沿深度分布呈現(xiàn)拋物線形式，且最大彎矩點(diǎn)向樁端方向移動(dòng)，樁側(cè)土抗力出現(xiàn)一定程度的衰減。水平荷載

3、作用下，隨著沖刷深度的增加，群樁前排樁的荷載分擔(dān)比增大，中、后排樁的荷載分擔(dān)比減小。
　　其次，為了揭示基礎(chǔ)動(dòng)力特性與基礎(chǔ)的沖刷深度的關(guān)系，通過波浪試驗(yàn)研究了18組單樁、五樁及九樁群樁基礎(chǔ)在不同沖刷深度條件下其動(dòng)力特性的變化規(guī)律，并進(jìn)行了27組不同工況下的總波浪力試驗(yàn)。保持波浪荷載的波高及周期不變，改變水深以及沖刷深度，通過加速度傳感器獲得樁基礎(chǔ)的加速度時(shí)程變化曲線，通過總力傳感器測(cè)量樁基礎(chǔ)的縱橫向波浪力。試驗(yàn)結(jié)果表明在同一水深、

4、波浪參數(shù)條件下，隨著沖刷深度的增加，樁基礎(chǔ)振動(dòng)頻率減小，基礎(chǔ)承臺(tái)頂部的加速度幅值和位移增大，樁基所受縱向波浪力減小，橫向波浪力出現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。
　　最后，為了建立沖刷作用下群樁基礎(chǔ)的水平向承載力簡(jiǎn)化計(jì)算方法，考慮沖刷深度線上剩余砂土的有利作用，將局部沖刷等效為整體沖刷，根據(jù)等效前后同樣深度處極限土抗力不變的原則，分別計(jì)算等效前和等效后極限土抗力表達(dá)式，確定等效沖刷深度以及不同深度處的p-y曲線，基于折減p-y曲線法建立了單

5、樁和群樁承載力的計(jì)算方法。通過LPILE軟件計(jì)算模型試驗(yàn)工況，計(jì)算值與試驗(yàn)值吻合較好。在理論計(jì)算方法基礎(chǔ)上，分析了沖刷深度、寬度及坡角對(duì)樁基承載特性的影響，分析結(jié)果表明，沖刷深度和沖刷寬度的增加，沖刷坡角的減小，均會(huì)降低單樁和群樁基礎(chǔ)的承載力，其中沖刷深度的變化對(duì)樁基礎(chǔ)承載力影響最大，沖刷坡角其次，沖刷寬度最小。
　　總體結(jié)果表明，沖刷作用下橋梁樁基承載性能呈弱化趨勢(shì)，體現(xiàn)在極限承載力降低，樁身內(nèi)力增大，樁側(cè)土抗力減小，隨沖刷深度