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原文传递整体式斜交桥台-桩-土体系拟静力试验研究

论文题名：	整体式斜交桥台-桩-土体系拟静力试验研究
关键词：	整体式斜交桥;台-桩-土体系;相互作用;静力特性
摘要：	整体桥为采用整体式桥台的桥梁体系，其中主梁与桥台可浇筑成整体，避免在桥头设置桥面伸缩缝及支座，显著降低了施工尤其是运营维护成本，在国内外得到了越来越广泛的推广及应用。将整体式桥台引入斜交桥中，形成整体式斜交桥，可有效避免斜交桥面板及主梁在地震作用下的扭转落梁现象，但亦会产生复杂的桥台-桩-土相互作用，亟需进一步深入研究。因此，以某整体式斜交桥为原型，设计制作了正交桥台-H型钢桩及斜交桥台-H型钢桩试件，并开展了正交桥台-H型钢桩-土体系和斜交桥台-H型钢桩-土体系拟静力试验研究。采用ABAQUS有限元软件建立并验证了正交及斜交桥台-H型钢桩-土体系的数值模型，并进行了一系列参数分析。研究主要结论如下：　　（1）斜交桥台及正交桥台-H型钢桩试件的滞回曲线均为梭形，等效粘滞阻尼比分别为0.248和0.246，说明该体系的耗能能力及抗震性能较高。斜交桥台试件的峰值承载力为正交桥台试件的1.58倍。斜交桥台的台后土压力呈不均匀分布，试件反力与加载方向存在偏心，桥台侧面会受到摩擦，可能对体系的承载力造成一定影响。　　（2）正向加载时，斜交桥台台后土压力随桥台加载位移的增加先增大后减小，在加载位移为0.017H（H为桥台高度）时达到最大值。随着加载位移的增大，台后土压力沿埋深方向由三角形分布转变为双折线分布，沿桥台宽度方向由抛物线分布转变为三折线分布。由于现有台后土压力理论未考虑往复荷载作用或斜交角的影响，现有理论计算值与试验值有较大出入。本文以黄-林法为参考，在试验数据的基础上修正了黄-林法土压力系数计算公式。负向加载时，台后土压力始终略小于静止土压力，可按静止土压力计算。　　（3）在往复荷载作用下，整体式桥台的台后土出现明显的流动现象，台后砂土不断流向桩顶周围，从而造成桩身变形呈“蛇形”，这与现有桩基计算理论中假定的抛物线形桩身变形不同，因此现有计算理论不适用于整体式桥台的桩基。　　（4）斜交桥台-H型钢桩试件中，加载方向与H型钢桩强弱轴各呈45°夹角，因此翼缘和腹板均受到土压力作用。沿埋深0.6m（5.8B）左右区域内，翼缘和腹板的土压力均呈先增大后减小的趋势。桩弹性状态下，沿正向加载时，随着加载位移的增大，腹板土压力先增大后减小，翼缘土压力随着加载位移的增大而增大。沿负向加载时，腹板和翼缘土压力均随着加载位移的增大而增大。　　（5）正交桥台-H型钢桩试件中，H型钢桩仅受到沿弱轴的弯矩作用。斜交桥台-H型钢桩试件中，H型钢桩同时受到沿强轴及弱轴的弯矩作用，其合力矩强轴弯矩的夹角为17°~34°。　　（6）有限元分析结果表明，桥台斜交角度对台后土反力大小和H型钢桩最大水平变形影响显著，对最大合力矩没有影响；砂土密实度对台后土反力大小和H型钢桩最大合力矩影响显著，但对钢桩最大水平变形没有影响；H型钢桩朝向对其最大水平变形没有影响，对最大合力矩的大小和位置及最大正应力影响显著。
作者：	翁琴龙
专业：	建筑与土木工程
导师：	赵秋红;王湘安
授予学位：	硕士
授予学位单位：	天津大学
学位年度：	2021