群樁-承臺-橋墩豎向動剛度特性研究.pdf

1、隨著我國高速鐵路和重載鐵路的發(fā)展，客運列車既有線提速及貨運列車軸重的提升都會引起橋墩基礎承載力安全儲備的降低。目前我國采用的橋梁檢測的相關方法和規(guī)程主要針對橋梁上部結構和橫向振動，對于橋墩基礎豎向承載力的無損檢測評估方法尚不完善。以群樁-承臺基礎為例，傳統(tǒng)的靜載試驗和高應變測樁法均無法滿足對既有橋墩基礎承載性能快速普查的無損檢測需求。因此，發(fā)展一套用于評價橋墩基礎豎向承載能力的動力無損檢測方法就顯得尤為重要。目前，用于橋樁豎向承載力評價

2、的動力無損檢測方法主要有兩類，除高應變測樁法外，另一種是以機械阻抗法為測試手段發(fā)展而來的動剛度綜合評價法。當橋樁承載力由變形控制時，動剛度與靜剛度之間通過動靜對比系數(shù)加以換算。既有實驗研究表明，采用動剛度作為評價指標時，動剛度與樁基豎向承載力之間存在正相關關系。然而，以往研究對象多以單樁為主，并沒有考慮承臺和橋墩對動剛度的影響。對于廣泛使用的群樁-橋墩結構系統(tǒng)，采用動剛度指標評價是否仍具有可靠性，尚缺乏系統(tǒng)的研究。
　　基于此，本

3、文通過室內(nèi)原理性試驗和數(shù)值模擬，對群樁-承臺-橋墩系統(tǒng)豎向動剛度的影響因素及其特征進行了系統(tǒng)的研究分析，主要工作如下:
　　(1)基于瞬態(tài)機械阻抗法的基本原理，建立了群樁-承臺-橋墩的原理性試驗模型。采用木材和石膏兩種材料分別對樁基缺陷、樁徑、樁周有效摩擦面積和墩身高度對群樁-承臺-橋墩系統(tǒng)豎向動剛度的影響以及單樁與群樁-承臺系統(tǒng)豎向動剛度之間的關系進行了測試研究;
　　(2)結合現(xiàn)場模型樁的動靜檢測數(shù)據(jù)，驗證了所建立的樁-

4、土三維有限元分析模型參數(shù)的合理性，并從材料因素（混凝土彈模、泊松比，土體的彈模和土層變化等）和幾何因素（單樁、單樁-承臺和群樁-承臺，樁長，墩身以及樁體幾何缺陷等）兩個角度對群樁-承臺-橋墩系統(tǒng)豎向動剛度的影響及其特征進行了研究。
　　本文由以上工作得到結論如下:
　　(1)與完整樁相比，擴徑樁豎向動剛度值明顯偏大，而縮徑樁和短樁（樁基實際長度不滿足設計要求）則與擴徑樁情況相反;缺陷樁的缺陷部位越接近承臺底面，對群樁-承臺系

5、統(tǒng)豎向動剛度值影響越大;樁基豎向動剛度與樁徑成正相關;群樁-承臺結構系統(tǒng)豎向動剛度隨著樁周有效摩擦面積的減小而減小;隨著墩身的增高，群樁-承臺-橋墩系統(tǒng)豎向動剛度呈減小的趨勢。
　　(2)群樁-承臺系統(tǒng)豎向動剛度值與結構混凝土彈性模量和泊松比成正比;隨著樁周土層動彈性模量的增大，群樁-承臺系統(tǒng)豎向動剛度值也隨著增大，其中摩擦樁對樁周土體的變化較端承樁敏感。隨著樁基周圍土層等厚度降低，系統(tǒng)豎向動剛度值下降百分比逐漸減緩。