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溶洞及其处理措施对桩基稳定性影响研究
| 论文题名： | 溶洞及其处理措施对桩基稳定性影响研究 |
| 关键词： | 桥梁桩基;岩溶地区;水平抗力比例系数;溶洞处理;稳定性分析;数值模拟 |
| 摘要： | 随着我国经济的飞速发展，基础设施建设项目越来越多，许多桥梁工程建设在岩溶发育地区。桩基础在不良地质条件或复杂工程环境下具有较强的适应能力，承载能力较高，将上部结构荷载传递到下部坚硬土层的能力强，桥梁工程建设通常采用桩基础。溶洞及其处理措施对桥梁桩基稳定性有较大影响，而相关的研究较少，不能满足实际工程的需求。基于此，本文结合工程实例，运用有限元软件研究岩溶地区溶洞及其处理措施对桩基稳定性影响，主要研究内容如下： （1）对桩基稳定性分析的相关理论进行研究，探讨桩基稳定性计算模型，将桩侧土抗力等效为土弹簧作用在桩侧；考虑桩侧土抗力对桩基稳定性的影响，利用有限元软件模拟水平静载试验，计算出各级水平荷载下桩顶水平位移反算出单层地基土的水平抗力比例系数m值；提出两种计算方法即规范法和权函数法对多层地基土水平抗力比例系数进行换算。 （2）以樊口公园大桥桩基施工项目为研究背景，运用有限元软件ABAQUS进行数值模拟，在建模过程中将桩-土模型转换为桩-土弹簧模型，讨论土弹簧刚度计算的常用方法，最终选用较为常见的“m”法对土弹簧刚度进行计算。为了确保土弹簧能够真实模拟桩侧土地基水平抗力对桩基的影响，在建模过程中讨论土弹簧合理间距和数量的选择。 （3）在建立数值模型中考虑岩溶地区溶洞对桩基稳定性的影响，提出两种方法来考虑溶洞在ABAQUS中的实现，第一种方法对于溶洞的考虑直接根据溶洞的高度及位置将布置在桩侧的土弹簧刚度设置为0；第二种方法是将溶洞所在位置的土层厚度进行一定折减，随后利用折减后的土层厚度计算土弹簧的刚度等效为存在溶洞的土层的土弹簧刚度。 （4）分析桩基贯穿溶洞情况下，桩基桩身的受力及变形情况。总结岩溶地区常见的几种溶洞处理措施，通过对不同溶洞处理措施下桩基稳定性进行数值模拟分析，得出不同溶洞处理措施的效果。桩基贯穿溶洞模型采用桩-土弹簧数值模型，研究溶洞溶腔内部填充物的地基土水平抗力系数“m”与桩基稳定性的关系。 （5）在工程实例的基础上，针对岩溶地区影响桩基稳定性的一些主要因素如桩身直径、桩身弹性模量、桩身自重、溶洞高度、溶洞数量等因素进行定量和定性分析，进一步对岩溶地区桩基稳定性展开研究。通过对岩溶地区桩基稳定性的影响因素进行灰色关联分析，分析岩溶地区各影响因素对桩基稳定性的反应灵敏度，对岩溶地区桩基稳定性影响因素的敏感性进行排序。 |
| 作者： | 宋晓婷 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 杨吉新 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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