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原文传递海涂围垦区地基渗流-蠕变对桥桩影响的时间相关性研究

论文题名：	海涂围垦区地基渗流-蠕变对桥桩影响的时间相关性研究
关键词：	近堤桥桩;变形规律;围垦工程;时间相关性;安全评估
摘要：	海涂围垦对沿海地区土地资源的开发利用具有重要意义，但围垦工程工后围堤的存在会对围垦区内既有的近堤桥桩产生一定的影响:一方面，围堤的建造改变了地基中的渗流场，渗流场的改变将会引起地基土变形;另一方面，海涂地基土具有一定的蠕变性质，在围堤荷重作用下地基土将会发生蠕变变形。地基土的变形将导致地基应力场变化，最终使桥桩产生附加变形和内力。这种地基变形和应力场的变化缓慢而持久，随时间累积，附加变形和内力的影响不容忽视，严重时会导致桥桩破坏，引发安全事故。本文依托浙江省交通厅科研项目“沿海滩涂围垦作业对邻近桥桩影响的时空特性及对策研究”(2014H39)，运用室内试验和有限元数值模拟的方法进行应用基础研究，较系统地研究了围垦工程工后围垦区内既有的近堤桥桩的受力及变形随时间的变化规律，主要内容包括以下几方面。　　首先，利用自制试验系统，在一维渗流条件下，对取自浙江省台州市沿海滩涂区的淤泥试样进行单轴压缩渗流-蠕变试验，得到了恒水头条件下的蠕变曲线、应力-应变等时曲线，测得了不同应力水平下的渗透系数，并通过数据拟合得到了相应的蠕变本构参数，为后继地基渗流和蠕变条件下桩基的计算分析提供了依据。　　其次，利用PLAXIS3D有限元软件建立考虑外海海水侵入作用的围堤-单桩-地基分析模型，进行了渗流条件下含部分蒸发边界的流固耦合计算，得到了围垦工程工后外海补水绕围堤底渗流对围垦区内地基渗流场以及单桩变形的影响规律，在此基础上进行了围堤与单桩间不同距离的计算分析。结果表明，受近堤渗流场影响，单桩离围堤越近则其变形越大，单桩变形随时间逐渐增大且增幅渐缓，离围堤越近增幅减缓得越慢。但即便单桩离围堤很近，围垦工程工后一定时间后其最终变形也不大。　　最后，针对地基土的蠕变性质，利用ABAQUS有限元软件建立围堤-群桩-地基分析模型，进行了围堤荷重作用下的蠕变计算，得到了围垦工程工后围堤对群桩影响的范围和时程。计算结果表明:(1)群桩离围堤越近则其变形越大，群桩的变形随时间逐渐增大，且变形主要在前期完成，增幅很快趋于平缓;(2)受围堤应力场和地基土蠕变效应的影响，不同近堤距离的群桩表现出不同的变形形态，且相对围堤位置的群桩前、后排间局部桩身出现“相吸”现象，这种局部“相吸”现象随时间增加有放大趋势;(3)由于桩顶承台刚性大、面积大，在地基中产生的“浮力”使近桩顶的小段桩身出现了较大的轴向拉应力，群桩的不同变形形态也使得桩身某些局部出现了相对小些的轴向拉应力，且拉应力随时间增加有增大趋势。　　本文的研究结果可为围垦工程工后围垦区内桥梁的长时安全评估提供参考，具有一定的实际应用价值。
作者：	刘源
专业：	交通运输工程；道路与铁道工程
导师：	张晓春
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文