局部沖刷影響下水中沉井基礎(chǔ)的承載性能研究.pdf

1、泰州長江公路大橋為三塔兩跨懸索橋，中塔基礎(chǔ)是多跨懸索橋的重要結(jié)構(gòu)部分，在深厚覆蓋層地區(qū)，中塔基礎(chǔ)在豎向荷載作用下，地基變形較大。針對泰州大橋中塔沉井基礎(chǔ)具有水位深、覆蓋層厚、易沖刷以及船碰力大等特點，本文采用理論分析和數(shù)值計算相結(jié)合的研究方法，探討局部沖刷影響下泰州大橋中塔水中沉井基礎(chǔ)的承載性能，為評價水中沉井基礎(chǔ)的承載能力提供參考。主要研究內(nèi)容和結(jié)果有:
　　(1)基于大尺寸沉井基礎(chǔ)沉降計算的分層總和法，為精確求得地基附加應(yīng)力，

2、以半空間體內(nèi)部受集中力的Mindlin解為基本解，推導(dǎo)了矩形截面基底受均布荷載作用下地基附加應(yīng)力的解析解;當基底受非均布荷載時，將荷載作用區(qū)域細分為若干子區(qū)域，探討了一種求解地基附加應(yīng)力的半解析方法。最終用分層總和法求得沉井基礎(chǔ)沉降位移為5.18cm。
　　(2)利用FLAC3D軟件進行數(shù)值分析，土體采用Morh-Coulomb彈塑性計算模型，分別針對泰州大橋中塔沉井基礎(chǔ)僅考慮豎向設(shè)計荷載作用和計入水平船碰力作用的兩種情況，進行三

3、維數(shù)值模擬計算?；诔辆A(chǔ)的位移、基底土應(yīng)力以及地基的塑性區(qū)分布規(guī)律，研究了船碰力對水中沉井基礎(chǔ)承載性能的影響。并將數(shù)值模擬計算結(jié)果(僅考慮豎向設(shè)計荷載作用沉降為4.5cm，當同時計入水平船碰力作用時沉降為6.0cm)與現(xiàn)場實測的基礎(chǔ)沉降位移(5.1 cm～6.7cm)進行對比，驗證了數(shù)值模擬的結(jié)果。
　　(3)基于由模型試驗得到的20年一遇和300年一遇的洪水沖刷坑形態(tài)，建立了FLAC3D數(shù)值計算模型。將沖刷土體過程看作開挖土

4、體的過程進行模擬計算，給出在沖刷邊界面上由于土體初始應(yīng)力釋放引起增量形式的等效結(jié)點荷載。通過數(shù)值計算的方法得到20年一遇的沖刷下基礎(chǔ)的沉降位移為6.14cm，300年一遇的沖刷下基礎(chǔ)沉降位移為5.74cm，探討了局部沖刷對水中沉井基礎(chǔ)承載性能的影響。
　　(4)以泰州大橋中塔沉井基礎(chǔ)為研究對象，分別針對不考慮沖刷和考慮沖刷兩種情況，采用超載的方式，基于數(shù)值模擬的結(jié)果，結(jié)合中塔沉井基礎(chǔ)的變形控制要求，研究中塔沉井基礎(chǔ)的變形隨豎向荷載