沖刷作用下橋梁樁基承載性能演化研究.pdf

1、以交通運輸部基礎(chǔ)研究項目《多災(zāi)害條件下跨海橋梁深水樁基礎(chǔ)承載性能演化分析》（項目編號:2013319759060）為依托，采用室內(nèi)模型試驗、理論分析以及數(shù)值計算的研究手段，研究了局部沖刷作用下橋梁樁基豎向與水平向承載性能和樁基動力特性的演變規(guī)律，提出了沖刷作用下樁基水平承載力的簡化計算方法。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　首先，為了研究不同沖深條件下樁基承載特性的演變規(guī)律，基于典型砂土沖刷坑形態(tài)，通過改變沖刷坑尺寸來模擬局部沖刷作用

2、，設(shè)計了21組單樁、五樁及九樁基礎(chǔ)的室內(nèi)模型試驗。試驗樁徑D為6cm，樁長L為100cm，群樁樁間距3D，承臺高5cm。通過靜載試驗研究了不同沖刷深度條件下樁基礎(chǔ)的豎向和水平承載性能的變化規(guī)律，分析了樁身內(nèi)力以及樁側(cè)土抗力沿深度分布的一般規(guī)律。試驗結(jié)果表明，隨著沖刷深度的增加，樁基礎(chǔ)承載力出現(xiàn)弱化，豎向和水平群樁效應(yīng)系數(shù)均出現(xiàn)增大的趨勢，樁身彎矩沿深度分布呈現(xiàn)拋物線形式，且最大彎矩點向樁端方向移動，樁側(cè)土抗力出現(xiàn)一定程度的衰減。水平荷載

3、作用下，隨著沖刷深度的增加，群樁前排樁的荷載分擔(dān)比增大，中、后排樁的荷載分擔(dān)比減小。
　　其次，為了揭示基礎(chǔ)動力特性與基礎(chǔ)的沖刷深度的關(guān)系，通過波浪試驗研究了18組單樁、五樁及九樁群樁基礎(chǔ)在不同沖刷深度條件下其動力特性的變化規(guī)律，并進行了27組不同工況下的總波浪力試驗。保持波浪荷載的波高及周期不變，改變水深以及沖刷深度，通過加速度傳感器獲得樁基礎(chǔ)的加速度時程變化曲線，通過總力傳感器測量樁基礎(chǔ)的縱橫向波浪力。試驗結(jié)果表明在同一水深、

4、波浪參數(shù)條件下，隨著沖刷深度的增加，樁基礎(chǔ)振動頻率減小，基礎(chǔ)承臺頂部的加速度幅值和位移增大，樁基所受縱向波浪力減小，橫向波浪力出現(xiàn)先增大后減小的趨勢。
　　最后，為了建立沖刷作用下群樁基礎(chǔ)的水平向承載力簡化計算方法，考慮沖刷深度線上剩余砂土的有利作用，將局部沖刷等效為整體沖刷，根據(jù)等效前后同樣深度處極限土抗力不變的原則，分別計算等效前和等效后極限土抗力表達式，確定等效沖刷深度以及不同深度處的p-y曲線，基于折減p-y曲線法建立了單

5、樁和群樁承載力的計算方法。通過LPILE軟件計算模型試驗工況，計算值與試驗值吻合較好。在理論計算方法基礎(chǔ)上，分析了沖刷深度、寬度及坡角對樁基承載特性的影響，分析結(jié)果表明，沖刷深度和沖刷寬度的增加，沖刷坡角的減小，均會降低單樁和群樁基礎(chǔ)的承載力，其中沖刷深度的變化對樁基礎(chǔ)承載力影響最大，沖刷坡角其次，沖刷寬度最小。
　　總體結(jié)果表明，沖刷作用下橋梁樁基承載性能呈弱化趨勢，體現(xiàn)在極限承載力降低，樁身內(nèi)力增大，樁側(cè)土抗力減小，隨沖刷深度