巖質(zhì)邊坡橋梁基樁受力分析的理論與試驗研究.pdf

1、隨著我國西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，高等級公路建設將大量穿越崇山峻嶺區(qū)，以往盤山公路的形式已經(jīng)無法滿足人們對交通運輸快速、安全、便捷的需要，而出于保護山區(qū)植被的考慮，對山嶺進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，在該類高架橋工程中樁基礎的使用不可避免。此時基樁受力復雜，其承載機理及受力分析計算方法與常規(guī)樁基存在許多不同，常規(guī)計算方法已難以應用。該類基樁相應的設計計算及安全監(jiān)控均缺乏相應的規(guī)范指導，存在較大的盲目性。本文結(jié)合國家

2、自然科學基金“陡坡段橋梁樁基設計理論與數(shù)值模擬方法研究”(50578060)和湖南省交通廳科技項目“高陡邊坡段橋梁樁基設計與防護技術研究(200513)”課題，以解析法、數(shù)值方法、室內(nèi)及現(xiàn)場試驗為手段，對巖質(zhì)邊坡的橋梁樁基的承載機理及受力分析進行了探討，主要在以下幾個方面進行了研究： 本文首先通過對國內(nèi)外已有有關研究文獻的綜合分析，較深入地探討和總結(jié)了復雜荷載作用下巖質(zhì)邊坡橋梁基樁的承載機理及工作性狀，在充分考慮巖質(zhì)邊坡橋梁基樁

3、復雜受力條件的基礎上，借鑒平地基樁在復雜荷載作用下樁身內(nèi)力及變形計算的分析思路，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)向壓力及抗力幾個方面，在簡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)邊坡橋梁基樁的計算模型，并采用冪級數(shù)方法推導求得巖質(zhì)邊坡橋梁基樁內(nèi)力計算的解析解。為進一步研究巖質(zhì)邊坡橋梁基樁的受力特點，在考慮坡體推力的不規(guī)則和多樣性的基礎上，將基樁劃分點以差分形式近似地

4、代替樁身彈性曲線微分方程，將坡體推力以任意形式作用到基樁上，以此作為設計荷載合理考慮坡體與樁體的相互作用，導得了一套適用于巖質(zhì)邊坡橋梁基樁的內(nèi)力及位移計算方法，編制出相應的計算程序，對基樁的設計進行指導，并結(jié)合計算算例研究了巖質(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，采用國際上通用的先進非線性有限元分析軟件Marc，在考慮樁．巖接觸等非線性因素的基

5、礎上，建立了巖質(zhì)邊坡橋梁基樁單樁的三維彈塑性模型，并針對巖質(zhì)邊坡橋梁基樁在施工過程中不同階段的特點進行計算，得到其應力分布情況，并通過計算得到了基樁在不同荷載條件下的受力特點。并根據(jù)正交試驗設計原理，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行敏感度分析。 最后，在相似理論基礎上，采用方程分析法導出巖質(zhì)邊坡橋梁基樁的相似準則，以