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堆载作用下既有桥梁群桩基础承载特性分析
| 论文题名： | 堆载作用下既有桥梁群桩基础承载特性分析 |
| 关键词： | 既有桥梁;群桩基础;承载特性;堆载作用 |
| 摘要： | 随着我国铁路、公路建设规模的持续发展，铁路、公路桥梁的总里程不断增加，但由于施工条件和环境等各种因素的限制，经常会出现天然冲填土及施工中的弃方填土在桥下桩基周围大面积堆积的情况。 堆填土荷载作用的结果主要表现在两个方面，一方面使桩周土产生水平位移，引起桥梁桩基产生弯曲变形，从而造成上部结构偏移甚至无法正常运营;另一方面使桩周土体进一步固结，土体与桩身发生相对位移，桩周产生较大的负摩阻力，进而降低桩基的承载力并产生不均匀沉降。可以看出，堆载作用对桥梁桩基础承载力及变形产生的不利影响对铁路运输及人民生命财产安全构成了严重的威胁，因此考察堆载作用下既有桥梁群桩基础承载特性及变形规律，评价其是否满足设计承载力及变形的要求是十分必要。 本文在总结国内外近年来偏载作用对桥梁桩基承载特性的影响分析的基础上，由弹性理论推导出了在不同堆载等级、堆载距离下桩基承载力的理论计算公式;与理论计算相对应，建立了三维有限元模型，分析了随着堆载等级及距离变化单桩和群桩桩基承载力及变形的发展规律;在此基础上，建立了群桩基础三维有限元固结分析模型，研究了桩基沉降及内力随时间的变化规律，并与现场桥梁桩基础沉降实测数据进行了对比分析，验证了理论分析和数值计算的正确性。本文的主要研究成果如下: (1)调研了堆载作用下桥梁桩基础承载特性及变形的理论计算及分析方法，介绍了堆载作用下桩基受力特性及其复杂性，为本文的研究奠定了理论基础。 (2)基于弹性理论中半无限空间表面上作用一竖向集中力F时，半空间内任一点的应力和位移的弹性力学解，针对应力及位移问题求解的复杂性，借助Matlab编程构建了相应的计算程序，推导出堆载状态下桩周土任一点的应力和位移，从而推导出任意堆载等级、堆载距离下单桩基础承载力的解析解;根据理论计算模型，建立了三维数值计算模型，研究了随堆载等级及距离变化，单桩及群桩基础的承载力及群桩效应系数的发展规律，与理论计算进行了对比分析，提出了不同堆载距离对应的安全堆载等级的计算公式。 (3)以大丽线深厚软土区大区域堆载导致桥梁梅花桩群基础病害典型工点为背景，建立了梅花桩群基础三维有限元固结模型，研究了全堆载作用下群桩基础的沉降及受力特性随时间的变化规律。在此基础上，建立了桥梁现场梁梅花桩群基础及其上部结构沉降变形自动化监测系统，分析了各桥墩基础沉降变形变化规律，评估了其服役状态;为服务线路运营安全发挥了重要的指导作用。 |
| 作者： | 张礼财 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 苏谦 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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