群樁-承臺(tái)-橋墩豎向動(dòng)剛度特性研究.pdf

1、隨著我國(guó)高速鐵路和重載鐵路的發(fā)展，客運(yùn)列車既有線提速及貨運(yùn)列車軸重的提升都會(huì)引起橋墩基礎(chǔ)承載力安全儲(chǔ)備的降低。目前我國(guó)采用的橋梁檢測(cè)的相關(guān)方法和規(guī)程主要針對(duì)橋梁上部結(jié)構(gòu)和橫向振動(dòng)，對(duì)于橋墩基礎(chǔ)豎向承載力的無(wú)損檢測(cè)評(píng)估方法尚不完善。以群樁-承臺(tái)基礎(chǔ)為例，傳統(tǒng)的靜載試驗(yàn)和高應(yīng)變測(cè)樁法均無(wú)法滿足對(duì)既有橋墩基礎(chǔ)承載性能快速普查的無(wú)損檢測(cè)需求。因此，發(fā)展一套用于評(píng)價(jià)橋墩基礎(chǔ)豎向承載能力的動(dòng)力無(wú)損檢測(cè)方法就顯得尤為重要。目前，用于橋樁豎向承載力評(píng)價(jià)

2、的動(dòng)力無(wú)損檢測(cè)方法主要有兩類，除高應(yīng)變測(cè)樁法外，另一種是以機(jī)械阻抗法為測(cè)試手段發(fā)展而來(lái)的動(dòng)剛度綜合評(píng)價(jià)法。當(dāng)橋樁承載力由變形控制時(shí)，動(dòng)剛度與靜剛度之間通過(guò)動(dòng)靜對(duì)比系數(shù)加以換算。既有實(shí)驗(yàn)研究表明，采用動(dòng)剛度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，動(dòng)剛度與樁基豎向承載力之間存在正相關(guān)關(guān)系。然而，以往研究對(duì)象多以單樁為主，并沒(méi)有考慮承臺(tái)和橋墩對(duì)動(dòng)剛度的影響。對(duì)于廣泛使用的群樁-橋墩結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，采用動(dòng)剛度指標(biāo)評(píng)價(jià)是否仍具有可靠性，尚缺乏系統(tǒng)的研究。
　　基于此，本

3、文通過(guò)室內(nèi)原理性試驗(yàn)和數(shù)值模擬，對(duì)群樁-承臺(tái)-橋墩系統(tǒng)豎向動(dòng)剛度的影響因素及其特征進(jìn)行了系統(tǒng)的研究分析，主要工作如下:
　　(1)基于瞬態(tài)機(jī)械阻抗法的基本原理，建立了群樁-承臺(tái)-橋墩的原理性試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀２捎媚静暮褪鄡煞N材料分別對(duì)樁基缺陷、樁徑、樁周有效摩擦面積和墩身高度對(duì)群樁-承臺(tái)-橋墩系統(tǒng)豎向動(dòng)剛度的影響以及單樁與群樁-承臺(tái)系統(tǒng)豎向動(dòng)剛度之間的關(guān)系進(jìn)行了測(cè)試研究;
　　(2)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)模型樁的動(dòng)靜檢測(cè)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了所建立的樁-

4、土三維有限元分析模型參數(shù)的合理性，并從材料因素（混凝土彈模、泊松比，土體的彈模和土層變化等）和幾何因素（單樁、單樁-承臺(tái)和群樁-承臺(tái)，樁長(zhǎng)，墩身以及樁體幾何缺陷等）兩個(gè)角度對(duì)群樁-承臺(tái)-橋墩系統(tǒng)豎向動(dòng)剛度的影響及其特征進(jìn)行了研究。
　　本文由以上工作得到結(jié)論如下:
　　(1)與完整樁相比，擴(kuò)徑樁豎向動(dòng)剛度值明顯偏大，而縮徑樁和短樁（樁基實(shí)際長(zhǎng)度不滿足設(shè)計(jì)要求）則與擴(kuò)徑樁情況相反;缺陷樁的缺陷部位越接近承臺(tái)底面，對(duì)群樁-承臺(tái)系

5、統(tǒng)豎向動(dòng)剛度值影響越大;樁基豎向動(dòng)剛度與樁徑成正相關(guān);群樁-承臺(tái)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)豎向動(dòng)剛度隨著樁周有效摩擦面積的減小而減小;隨著墩身的增高，群樁-承臺(tái)-橋墩系統(tǒng)豎向動(dòng)剛度呈減小的趨勢(shì)。
　　(2)群樁-承臺(tái)系統(tǒng)豎向動(dòng)剛度值與結(jié)構(gòu)混凝土彈性模量和泊松比成正比;隨著樁周土層動(dòng)彈性模量的增大，群樁-承臺(tái)系統(tǒng)豎向動(dòng)剛度值也隨著增大，其中摩擦樁對(duì)樁周土體的變化較端承樁敏感。隨著樁基周圍土層等厚度降低，系統(tǒng)豎向動(dòng)剛度值下降百分比逐漸減緩。