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《湖南大学》 2011年
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高墩多塔斜拉桥不等长群桩基础研究

李甲宝  
【摘要】:群桩基础是桥梁下部结构设计常见的基础形式之一,且计算理论也较为成熟。现有群桩基础的计算理论,大多是基于同一承台下桩长相等或者相差不是太大的情况之下的。然而对群桩基础桩长不等的情况,其理论研究还远不能满足实际工程的需求。为此,笔者以目前在建的汝郴高速“赤石特大桥”为项目依托,对诸如此类的高墩、多塔斜拉桥不等长群桩基础的设计及计算进行了一定的分析研究。以期能由此完善高墩、多塔斜拉桥的设计理论,并为与之类似的山区高桥墩—桩基结构形式的桥梁设计提供依据,供今后的设计者参考。鉴于此,笔者在本文中主要进行了以下几方面的工作: (1)详细介绍了不等长群桩基础设计计算的具体内容和基本步骤,并重点介绍了不等长群桩基础的内力求解方法及推导过程。同时,运用该方法求解不同荷载工况作用下的基桩内力,并对结果进行分析,总结出了不等长群桩基础内力分布的一般规律。其结果表明不等长群桩基础内力分布不均匀,且在除力矩作用外的其他荷载作用下会产生一定的附加内力,由此将会引发一系列不利影响,须重点计算。 (2)详细介绍不等长群桩基础有限元分析的一般步骤和方法,并对单元选取、边界条件模拟、计算宽度的确定、计算桩长的选取以及桩-土作用等问题进行了深入的探讨和研究,并在此基础上提出用等代桩长的方法来考虑桩周侧阻力的影响,该方法的提出,大大减少了有限元分析的单元数量,提高了分析效率。 (3)运用有限元软件Midas对赤石大桥6#索塔基础建立空间有限元模型进行分析,并将有限元分析结果与上述(1)中提及的计算方法所得结果进行对比,其结果显示:两种方法所得结果吻合很好。以此证明了文中所提供的内力计算方法的正确性与实用性。 (4)分析不等长群桩基础可能存在的问题,并针对承台受不均匀反力问题、基础不均匀沉降引起的索塔偏位问题、基础沉降对全桥内力的影响等问题,运用有限元软件Ansys(或Midas)进行详细的计算分析。在此基础上总结问题产生的原因,得出了相关结论。 (5)给出当不等长群桩基础所引发的问题不能满足设计或施工等要求时的改善途径。同时,以赤石大桥6#索塔基础为例,提供了几种改善方案,对改善前后的基础结构进行对比分析,结果表明改善方案有效可行。同时,对每一种方案的优缺点进行归纳总结,给出了不等长群桩基础的具体改善建议。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:U443.15

【参考文献】
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