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拱桥群桩推力基础水平承载特性研究与p-y曲线法应用
| 论文题名： | 拱桥群桩推力基础水平承载特性研究与p-y曲线法应用 |
| 关键词： | 拱桥;群桩基础;水平推力;承载性能;p-y曲线法 |
| 摘要： | 随着城市基础设施的不断完善，城市市政桥梁向着新型、轻质、美观等方面进行发展，大量异型拱桥的兴起对桥梁群桩基础提出了新的要求。在上部荷载作用下，异形拱桥需借助墩台和基础来抵抗较大的水平推力以免在服役期发生局部缺陷甚至破坏，因此需重视对群桩基础水平承载性能研究。群桩基础在水平推力作用下，桩顶内力分配情况复杂，且影响群桩水平承载力的影响因素较多，为避免群桩基础在服役期间产生过大位移影响异型拱桥拱圈线型以及产生过大附加应力导致结构破坏，保证群桩水平稳定性格外重要。 本文以珠海航空产业园金岛大桥项目为背景，在广泛查阅、归纳国内外群桩相关文献基础上，结合数值模拟与正交试验法对有斜桩参与工作的群桩基础进行研究与分析，并采用p-y曲线法对群桩基础中各桩进行了验算，主要研究内容与相应成果如下： （1）对单桩水平承载力计算方法进行了详细阐述，介绍了实际工程中常用的m法、p-y曲线法及其有限差分形式。 （2）收集整理珠海金岛大桥项目资料，对2号承台下的2-2#号进行了单桩抗压静载试验，对2-8#号单桩和2-X2#斜桩进行了水平承载力静载试验，将试验结果与有限元模型相应单桩相同工况下的模拟值进行比对，验证桩土接触接触模型的合理性，并应用于后续群桩模拟。 （3）利用Midas GTS NX对群桩中各单桩进行分析，得到群桩中各单桩在水平位移、桩顶剪力和桩身弯矩上的异同；采用MATLAB编制p-y曲线法计算程序，对有限元模型得到的分配荷载进行比对，验证群桩基础中各单桩在荷载承担中所占据的比例。结果显示，斜桩参与斜直群桩中所承担的比例相对其他直桩较小，直桩群中前排桩承担的荷载较中排桩、后排桩更大。 （4）在已有模型基础上，采用控制变量法对斜直群桩的参数进行分析以确定影响斜直群桩基础水平位移的特征参数，如斜桩角度、所在土层粘土抗剪强度、容重、桩长和桩径。总结各个参数对斜直群桩水平位移的影响规律。结果显示，除斜桩角度外，各因素与水平位移都呈负相关，适当提高可以显著降低群桩水平位移，而斜桩角度控制在10°以内对群桩位移减小较为显著。 （5）设计正交试验对群桩参数进行多因素多水平分析，并与前文控制变量结果进行比对，通过极差分析与方差分析得到影响群桩水平位移的著影响因素为粘土抗剪强度和桩径。并对不同粘土抗剪强度和桩径下的群桩极限承载力进行分析，确定斜直群桩显著因素对群桩安全系数的影响。 |
| 作者： | 周子煜 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 邱红胜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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