详情

原文传递冲刷作用下桥梁桩基承载性能演化研究

论文题名：	冲刷作用下桥梁桩基承载性能演化研究
关键词：	桥梁桩基;承载性能;动力特性;冲刷作用
摘要：	以交通运输部基础研究项目《多灾害条件下跨海桥梁深水桩基础承载性能演化分析》（项目编号:2013319759060）为依托，采用室内模型试验、理论分析以及数值计算的研究手段，研究了局部冲刷作用下桥梁桩基竖向与水平向承载性能和桩基动力特性的演变规律，提出了冲刷作用下桩基水平承载力的简化计算方法。主要研究内容和结论如下: 　　首先，为了研究不同冲深条件下桩基承载特性的演变规律，基于典型砂土冲刷坑形态，通过改变冲刷坑尺寸来模拟局部冲刷作用，设计了21组单桩、五桩及九桩基础的室内模型试验。试验桩径D为6cm，桩长L为100cm，群桩桩间距3D，承台高5cm。通过静载试验研究了不同冲刷深度条件下桩基础的竖向和水平承载性能的变化规律，分析了桩身内力以及桩侧土抗力沿深度分布的一般规律。试验结果表明，随着冲刷深度的增加，桩基础承载力出现弱化，竖向和水平群桩效应系数均出现增大的趋势，桩身弯矩沿深度分布呈现抛物线形式，且最大弯矩点向桩端方向移动，桩侧土抗力出现一定程度的衰减。水平荷载作用下，随着冲刷深度的增加，群桩前排桩的荷载分担比增大，中、后排桩的荷载分担比减小。　　其次，为了揭示基础动力特性与基础的冲刷深度的关系，通过波浪试验研究了18组单桩、五桩及九桩群桩基础在不同冲刷深度条件下其动力特性的变化规律，并进行了27组不同工况下的总波浪力试验。保持波浪荷载的波高及周期不变，改变水深以及冲刷深度，通过加速度传感器获得桩基础的加速度时程变化曲线，通过总力传感器测量桩基础的纵横向波浪力。试验结果表明在同一水深、波浪参数条件下，随着冲刷深度的增加，桩基础振动频率减小，基础承台顶部的加速度幅值和位移增大，桩基所受纵向波浪力减小，横向波浪力出现先增大后减小的趋势。　　最后，为了建立冲刷作用下群桩基础的水平向承载力简化计算方法，考虑冲刷深度线上剩余砂土的有利作用，将局部冲刷等效为整体冲刷，根据等效前后同样深度处极限土抗力不变的原则，分别计算等效前和等效后极限土抗力表达式，确定等效冲刷深度以及不同深度处的p-y曲线，基于折减p-y曲线法建立了单桩和群桩承载力的计算方法。通过LPILE软件计算模型试验工况，计算值与试验值吻合较好。在理论计算方法基础上，分析了冲刷深度、宽度及坡角对桩基承载特性的影响，分析结果表明，冲刷深度和冲刷宽度的增加，冲刷坡角的减小，均会降低单桩和群桩基础的承载力，其中冲刷深度的变化对桩基础承载力影响最大，冲刷坡角其次，冲刷宽度最小。　　总体结果表明，冲刷作用下桥梁桩基承载性能呈弱化趋势，体现在极限承载力降低，桩身内力增大，桩侧土抗力减小，随冲刷深度的增加，桩基振动频率减小，加速度幅值和位移增大，整个桥梁的安全性和稳定性受到严重影响，上述结果对工程设计具有一定的参考价值。
作者：	何泓男
专业：	土木工程
导师：	戴国亮
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文