建于厚淤泥层地区的桥梁,由于该地区淤泥土具有高含水量、高压缩性、低强度、低渗透性和高灵敏度等特点,地基稳定性差,在桥梁施工期和运营期,常常由于台后填土自重引起淤泥层侧向位移作用于相邻墩台桩基,导致桩基产生过大的水平位移,从而引起桥梁结构功能失效或引发事故。 鉴于该问题的解析方法较少且过于理想化,而实验研究的消耗过大且带有一定的随机性。所以,就目前被动桩—土相互作用的分析理论发展水平来说,数值方法是解决上述诸多复杂因素的根本途径之一。虽然利用有限元法分析桩土相互作用系统的应力、应变和变形情况已很普遍,但是关于有限元法分析厚淤泥层地区台后填土—桩—土系统相互作用的报道却很少见到。本文利用有限元法分析桥头路基填筑影响下墩台桩基的变形问题只是在该方面进行初步的尝试,但对于实际工程应用中桥梁墩台桩基的优化设计及加固还是很有意义的。 因此,本文对厚淤泥层地区桥梁墩台的水平位移进行了相关的研究与探讨,主要做了以下几方面的工作: 首先,在国内外许多工程病害例子的基础上,详细分析了厚淤泥层中桥梁墩台水平位移的基本原因及其变形机理,系统地阐述了国内外的各种被动桩现场试验、室内试验成果和计算方法,总结出被动桩理论计算方法的发展趋势。 其次,在考虑桥梁墩台桩基间土拱效应的基础上,建立相应的二维有限元模型分析各影响因素下的土拱效应性状,如土体的工程性质、桩间距和多排桩等,对实际工程进行优化设计。 然后,采用三维有限元方法对厚淤泥塑性流动下的被动桩—土相互作用进行了详细的分析,并考虑了各种因素影响下的桩土相互作用性状,如台后填土、土层厚度、桩身条件等,并分析了多排桩条件下的水平位移机理。 最后,阐述了台后填筑对墩台桩基产生影响的解决措施,如改变台后填料,改善墩台桩结构等,并通过有限元模型的建立,对各解决措施以及综合方法进行理论分析和数值计算,得到了一些减少台后填筑对墩台桩基影响的有用结论。