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软土地基上堆载对临近桥梁桩基的影响

王剑文  
【摘要】:在路基和桥梁等建设工程中,往往因地基土的工程性质较差,使得在土体上的堆载诱发土体发生较大侧向位移,使邻近桩基础受到附加水平荷载甚至竖向摩阻力的作用,严重影响桩的承载性能乃至上部结构的破坏,这类桩即称作“被动桩”。被动桩问题有着深刻的工程背景和惨痛的经验教训,特别是近年来桥梁堆载问题日益突出。本文首先利用有限元软件Geo-Studio进行软基上堆载对邻近桥梁桩基的受力形状二维模拟分析,主要讨论了不同堆载高度、宽度、位置、桩径大小、桩长、桩身弹性模量、净空高度、软土层厚度和桩顶荷载等因素对被动桩的位移变化、桩身应力和弯矩分布规律的影响,研究发现:(1)堆载大小和软土层厚度对于桩基位移影响较大,起到至关重要的作用,桥梁尺寸和桩顶荷载等对桩基位移也有一定的影响,但影响不大,说明与桩基位移直接相关联的是桩侧软基沉降的大小。(2)桩身应力大小受堆载大小、桩身弹性模量、净空高度、桩顶荷载等因素影响较大。在左桩基的软基段左侧,桩底持力层交界处右侧,右桩基软基段左侧,桩底持力层交界处右侧,以及系梁部位的应力较大,出现一定程度应力集中现象。(3)桩身弯矩大小与堆载大小、位置、桩长、弹性模量、净空高度、软土层厚度和桩顶荷载等因素关系较大,在软土层以下约1 Om左右位置和桩底嵌入持力层处弯矩均较大。其次,针对福州闽侯荆溪特大桥的6个墩位的堆载问题进行了相应分析,根据相关钻探资料和设计资料建立相关模型,通过计算结果发现,69#桥墩处位移较大,达到5.4cm。因此,结合相应的桥梁加固设计规范提出了不同的加固和治理措施;同时,对桥侧软基上堆载问题提出了不同的预防措施,认为采用复合地基加固软基的方式能够最有效地防治堆载所引起的的桩侧位移,而采用卸载、换填土、隔离桩和桩基加固等方法,只适合于堆载较小或桩基位移较小的情况。说明若要明显改善堆载对桥梁桩基的影响,应着手于改善软土地基的承载力状况,减小软土地基沉降,从而减少软基变形对桥梁桩基带来的影响。


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