高陡横坡段桩柱式桥梁双桩基础现场试验研究

为分析高陡横坡段桩柱式桥梁双桩基础承载特性及荷载传递机理,依托湖南省张花（张家界—花垣）高速公路泗溪河一桥#6桩开展了现场试验研究。通过采集施工过程中不同工况条件下桩身应力数据,分析了桩身轴力,桩侧摩阻力以及桩身弯矩分布规律。试验结果表明：试桩桩身所受轴向荷载全部由桩侧摩阻力承担,荷载较小时基本由上部土层承担;坡面以下2-5倍桩径范围内桩土极限摩阻力较小,土层与岩层所提供摩阻力之比随荷载增大而降低;桩顶存在负弯矩,前、后桩与横系梁为受力整体。基于有限杆单元方法建立了双桩结构整体分析模型,并通过反算拟合确定了前、后桩土压力分布规律及大小,计算结果与实测值吻合良好,可为同类工程提供参考。

高陡横坡段桥梁双桩结构计算方法研究

针对山区高陡横坡地段桥梁双桩基础的结构与荷载特征,建立了桩基与边坡及桩间土相互作用新模式:后桩承受推力以滑动面为界简化为滑坡推力与主动土压力;前桩与后桩所承受的侧土抗力则服从(mz+C)的线性增长规律;并假定桩间土对前桩的作用力q\-a是桩间距、桩宽(桩径)及滑坡体宽度的函数,由此可充分反映桩间土及滑坡体对土压力传递的影响。在此基础上,导得不同特征桩段的微分方程,并基于有限差分解进行了求解,从而提出了高陡横坡段桥梁双桩结构内力位移计算方法。理论计算与室内模型试验实测数据的对比表明,该方法误差可满足工程要求。

高陡横坡段桩柱式桥梁双桩基础受力分析

基于高陡横坡段桩柱式桥梁双桩基础承载特性,提出了一种改进有限杆单元计算分析方法.分析了高陡横坡段桩柱式桥梁双桩基础承载机理及受力特性,建立了双桩基础计算分析模型.其次,根据前、后桩与边坡相对位置关系,给出了后桩所受剩余下滑力与前桩所受土压力的比例关系.在传统有限杆单元分析方法基础上,结合陡坡桩受力特征,导得了考虑桩土共同作用与"P-Δ"效应的单元刚度矩阵修正方法,并在此基础上编制了适用于高陡横坡段桩柱式桥梁双桩基础的有限杆单元分析MATLAB计算程序.采用室内模型试验对本文计算方法进行验证,给出了适用于陡坡段桥梁桩基的设计流程图.研究结果表明:本文理论计算值与模型试验实测结果吻合良好,表明本文计算方法正确可行,可为同类工程设计提供参考.

高陡横坡段桩柱式桥梁桩基极限承载力度量方法

桥梁应力作用可使高陡横坡段桩柱式桥梁桩基的可靠性逐渐下降,为此,提出高陡横坡段桩柱式桥梁桩基极限承载力度量方法。利用桥梁桩基的摩擦阻力计算简图,设置了位移连续条件,根据高陡横坡段桩柱式桥梁桩基破坏区和弹性区的轴力连续条件,计算高陡横坡段桩柱式桥梁桩基的载荷传递;利用基本变量变换,将桥梁桩基功能函数转换为标准正态空间,通过建立最优化模型,计算出桥梁桩基的失效概率;结合桥梁桩基可靠度指标的迭代步骤,计算高陡横坡段桩柱式桥梁桩基可靠度;最后,设计出度量流程,实现了高陡横坡段桩柱式桥梁桩基极限承载力的度量。实验结果表明,提出的桥梁桩基极限承载力度量方法不仅可以降低承载力损失量,还可缩小桥梁桩基的变形量,从而提高了桥梁桩基的可靠性。

高陡横坡双桩柱式桥墩差异沉降加固处治设计

结合贵州水盘高速公路某特大桥双桩柱式桥墩差异沉降加固处治设计实例,探讨注浆微型钢管桩的设计与施工等。介绍了注浆微型钢管群桩处治高陡横坡地段双柱式桥墩差异沉降设计。对桥墩进行长期观测,显示加固效果良好。说明山区普通桩基施工条件受限的高陡横坡路段采用注浆微型钢管群桩加固双桩柱式桥墩的技术优势,且该工程钢管桩长度达45 m,在该地区尚属首次运用,其经验可供类似工程借鉴。

山区高陡横坡段桥梁桩基承载机理模型试验

以现场工程为原型,设计了45°,60°,75°三种不同陡坡下高陡横坡段桥梁桩基的室内模型承载试验。通过对承载过程中桩顶位移、桩身内力及桩侧土压力等的全程测量,对竖向及水平向荷载作用下桩基的荷载传递规律、内力分布规律及桩侧土压力分布规律进行了研究。结果表明:竖向荷载下高陡横坡段桥梁桩基承载力由桩侧摩阻力与桩端阻力组成,但由于临空面存在,靠边坡一侧桩侧摩阻力传递深度更大,且该效应随边坡坡度的增加而增大;水平向荷载作用下,桩基桩顶水平位移随边坡坡度增加而增大,而内力分布规律与平地桩基类似,即存在最大弯矩及反弯点,但最大弯矩随边坡坡度的增加明显增大,反弯点位置则随坡度增加而有所下移;不同荷载及坡度情况下,后桩桩侧压力随深度均呈现先增大后减小的基本规律,而前桩桩前土抗力则随深度逐渐衰减。

高陡横坡段桩柱式桥梁双桩基础模型试验

为探讨高陡横坡段桩柱式桥梁双桩基础的破坏模式及承载机理,根据相似理论,进行了复杂荷载作用下45°,60°及75°三种边坡坡度的桥梁双桩基础室内模型试验。试验结果表明:柱顶组合荷载对坡体的影响,仅限于浅层2～4倍桩径范围内;复杂荷载作用导致的边坡整体失稳为系统主要破坏模式;高陡横坡段前后桩柱的内力分布规律与陡坡单桩及双排抗滑桩差异显著,桩、柱顶端均存在较大负弯矩,柱顶及桩顶边界条件均非完全自由;桩柱内力与位移均随柱桩高度比(h/l)呈非线性增长,且重力二阶效应(P-Δ效应)显著;柱顶负弯矩随边坡坡度增加而增大,但柱底正弯矩随之减小;桩身最大正弯矩及桩顶水平位移均随边坡坡比的增加而呈非线性增长。