【摘 要】
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随着我国对基础交通工程的大力度投资建设,西南地区山区公路建设取得快速发展,山区桥梁得到大量建设。顺层岩质边坡是最为常见的边坡类型,也是在工程建设中发生失稳破坏最多的边坡类型,山区桥梁建设无法避免要在顺层岩质边坡上设置桥墩。与一般地面上桥墩相比,此类桥墩不仅要承受上部结构传递下来的竖向荷载,还要受到边坡体对桥墩的侧向推力和温度力、汽车制动力等产生的水平荷载,具有承重和阻滑的双重作用。目前,针对顺层岩
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随着我国对基础交通工程的大力度投资建设,西南地区山区公路建设取得快速发展,山区桥梁得到大量建设。顺层岩质边坡是最为常见的边坡类型,也是在工程建设中发生失稳破坏最多的边坡类型,山区桥梁建设无法避免要在顺层岩质边坡上设置桥墩。与一般地面上桥墩相比,此类桥墩不仅要承受上部结构传递下来的竖向荷载,还要受到边坡体对桥墩的侧向推力和温度力、汽车制动力等产生的水平荷载,具有承重和阻滑的双重作用。目前,针对顺层岩质边坡桩柱式桥墩受力特性的研究还相对较少,没有形成系统的理论体系。为此,本文以张油房大桥顺层岩质边坡段为研究对象,探究顺层岩质边坡桩柱式桥墩的受力特性。首先,对顺层岩质边坡的破坏模式、稳定性分析方法和下滑推力进行了解与总结;然后,在地基反力系数法的基本假定基础上,考虑水平荷载、竖向荷载和边坡下滑推力共同作用,建立顺层岩质边坡桩柱式桥墩的受力模型,分析并推导桥墩基桩内力计算公式和墩顶位移计算公式;最后,通过Midas GTS有限元软件建立顺层岩质边坡桩柱式桥墩三维地质模型,计算不同荷载组合下的桥墩受力变形,分析了顺层岩质边坡上桩柱式桥墩受力特性,并在最不利荷载组合下分别讨论了桥墩特性因素和边坡特性因素对桥墩受力变形的影响。得出的主要结论有:(1)顺层岩质边坡上的桥墩由于临空面的存在,在各类荷载的作用下发生的位移比平地上更加强烈;p-?效应下,组合荷载作用下的水平位移远大于单独水平荷载下的水平位移和单独竖向荷载下的水平位移叠加,当桥墩自由长度较长或受到外荷载较大时,p-?效应会显著加剧墩顶水平位移,从而影响桥梁结构稳定性。因此在高墩桥梁建设中需要格外注意桥墩水平位移。(2)嵌岩深度、基桩桩径、墩身刚度在一定范围内增大能有效提升桩基竖向承载力,减小墩顶位移,但增大到某一限值后,对桩基竖向承载力影响可以忽略不计。所以不能盲目增大桥墩特性参数,避免增加不必要的成本。(3)岩(土)体的弹性模量的增加能有效的减小墩身内力和变形,因此在施工过程中应尽量选择岩体性质较好的工程段,尽量保护岩(土)体的完整性。结构面倾角对边坡稳定和桥墩位移影响都较大,结构面倾角接近坡角时,边坡最为稳定,桥墩位移变形最小。(4)桥墩的结构形式对墩顶水平影响较大,相比于单墩和双柱墩,桩柱式双排墩的前后排桩间横连系梁能传递桩体内力,固结前后排桩的桩顶,产生较大的侧向刚度,减小桩顶水平位移,协调分配边坡下滑推力,充分发挥空间效应,使其受力更加合理可靠。(5)通过正交试验计算桥墩特性因素对桩基变形影响程度,结果表明各因素对墩顶水平位移和竖向位移的影响程度排序不同,水平位移影响排序:桥墩结构>基桩桩径>嵌岩深度>墩身刚度;竖向位移影响排序:基桩桩径>嵌岩深度>墩身刚度>桥墩结构。通过正交试验计算边坡特性因素对桩基变形的影响程度,结果表明各边坡特性因素对水平和竖向位移影响程度排序相同,位移影响排序:结构面倾角>内摩擦角φ>粘聚力c>弹性模量。
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