桥梁桩基论文范文参考关于桥梁桩基的优秀论文范文【10篇】

桥梁桩基论文范文参考关于桥梁桩基的优秀论文范文【10篇】 摘 要 ：高速铁路桥梁桩基的工后沉降直接影响到高速铁路线路的平顺性及安全运营,其控制效果的优劣甚至从某种程度上决定了高速铁路建设的成败.由于桩基沉降计算理论自身的不足,加之计算参数难以准确选取,往往导致桩基沉降量的计算值与实测值存在较大的差异.尤其是深厚软土桩基的工后沉降,目前还没有一套完整而又实用的计算方法,现行各种设计规范也只是对工后沉降及不均匀沉降的控制标准作了规定.桥梁桩基的工后沉降是桩、承台、地基土相互作用的长期变形协调体系,一直是岩土工程领域最为棘手的问题之一,其理论研究远落后于工程应用.本文结合原 _科技研究开发计划重点项目和上海铁路局科研计划项目,采用现场监测、室内试验、理论分析与数值模拟相结合的方法,针对深厚软土地区高速铁路桥梁桩基的长期(工后)沉降与承载特性开展研究.主要工作有： (1)通过室内试验,掌握深厚软土地区软黏土的基本物理力学特性.通过长期蠕变试验,研究软黏土的蠕变特性.结果表明,该软黏土存在明显的蠕变效应,Koppejan蠕变模型能较好地描述其蠕变特性 (2)基于分层总和法,采用应力比法确定压缩层厚度,使用Koppejan蠕变模型构建桩底土层的应力应变时间关系,建立考虑蠕变效应的桥梁桩基工后沉降计算方法.以该方法为基础编制计算程序CPPS-,计算了典型桥墩的工后沉降,计算结果表明,该计算方法能较好地计算深厚软土桥梁桩基的工后沉降,且假设合理,方法简便,参数物理意义明确,通过简单的土工试验即可确定.使用CPPS-程序分析了地基土主、次固结系数、桩端持力层、架梁后预压时间对深厚软土地区高速铁路桥梁桩基工后沉降的影响. (3)以剪切位移法为基础,使用Burgers模型描述桩周土和桩底土的蠕变特性,考虑群桩桩间“束缚”作用,提出了基于Burgers模型的桥梁桩基长期沉降计算方法.以该方法为基础编制计算程序CPPS-,计算了典型桥墩的长期沉降、工后沉降.计算结果表明,该方法能较好地计算深厚软土桥梁桩基的长期沉降和工后沉降.使用CPPS-程序对桩侧土和桩底土的Burgers模型进行了参数敏感性分析,结果表明,桩侧土Maxwell体粘滞系数对桩基工后沉降的影响最大.使用该方法探讨了不同桩端持力层、桩间距、桩数和架梁后预压时间对深厚软土地区高速铁路桥梁桩基长期变形的影响. (4)对Koppejan蠕变模型进行改进,采用增量形式描述应力应变时间之间的关系,构建了基于改进Koppejan蠕变模型的黏弹塑本构模型.以该模型为基础,使用ABAQUS的UMAT子程序二次开发了软土蠕变本构模型.分别采用一维蠕变试验、三轴蠕变试验和桩基长期沉降算例对改进Koppejan蠕变模型进行了验证.结果表明,改进Koppejan蠕变模型能较好地描述软土的蠕变特性,基于此模型二次开发的ABAQUS黏弹塑本构模型能够用于深厚软土地区高速铁路桥梁桩基长期沉降的数值模拟分析. (5)以Goodman接触单元的非线性弹性本构关系为基础,推导了接触面弹-黏塑本构模型,使用ABAQUS的FRIC子程序二次开发了接触面弹-黏塑摩擦模型.采用接触面剪切试验对模型的合理性进行验证,结果表明：接触面弹-黏塑本构模型能够较好地描述接触面的流变本构关系,基于此模型二次开发的ABAQUS接触面弹-黏塑摩擦模型能够用于深厚软土桩基工程的数值模拟分析. (6)对杭甬铁路客运专线2个工点4个典型桥墩在桥梁施工期和运营阶段的桩身应变、桩身压缩量、桩端下土压缩量、桩间土压缩量等进行了长期现场监测,揭示了深厚软土地区高速铁路桥梁的桩身压缩量、桩身轴力、桩侧摩阻力、桩端土压缩量、桩间土压缩量随时间的变化规律. (7)借助ABAQUS仃限元分析软件,地基软二土和桩士接触面分别使用二次开发的改进Koppejan蠕变本构模型、接触面弹-黏塑本构模型,建立杭甬铁路客运专线柯桥特大桥328#桥墩和宁波特大桥667#桥墩桩基的三维有限元分析模型,模拟实际施工过程,分析了两个典型桥墩桩基的工后沉降量、桩身轴力、桩侧摩阻力随时间的变化规律,揭示了深厚软土地区高速铁路桥梁桩基的长期沉降发展规律和桩基内力随时间的发展情况.使用宁波特大桥667#桥墩有限元分析模型,研究了不同上部荷载、桩长对桩基长期沉降和桩基承载特性的影响. (8)基于全文研究成果,提出了深厚软土地区高速铁路桥梁桩基工后沉降控制措施和建议,为深厚软土地区高速铁路桥梁桩基的设计和施工提供参考.图163幅,表20个, _208篇 高速铁路高速度、高舒适度、高安全性和高密度连续运营的特点,要求轨道结构具有持久稳定的高平顺性,因而对工后沉降和差异沉降提出十分严格的要求.桥梁在整个线路中占的比重很大,有的占到线路总长80%以上,且几乎都采用桩基础.因此桩基工后沉降控制成为了高速铁路设计和施工最为关键的技术之一.但是,目前桥梁基础工后沉降的研究较少,积累的资料不多,计算理论还不成熟,研究滞后于工程实践的需要.面对当前方兴未艾高速铁路建设,确定合理的铺轨时间、保障工后沉降在规定限值内是一项十分重要的工作,因而深入开展桥梁基础工后沉降机理和预测方法研究具有重要的理论意义和工程实用价值. 本文针对高速铁路桥梁桩基长期沉降变形观测方法、桩基沉降发展规律、工后沉降产生机理、桩基(长期)工后沉降计算方法、预测理论和满足桥梁基础工后沉降限值的合理辅轨时间等重要问题,应用现场测试、室内试验和理论分析相结合的方法,进行了系统深入地研究.主要的工作和成果如下： (1)编制了武广高速铁路、京沪高速铁路桥梁桩基沉降变形观测方案,通过研究和实践提出了桥梁基础变形沉降监测的具体实施技术,包括基本要求、技术标准、测点布置方法、基点复测、水准路线图、桥墩基础观测系统整体布置方法和保障获得各种可靠监测数据的具体措施.现场试验研究表明变形观测方法行之有效,观测元件和设备可靠,有良好的推广价值. (2)提出了精密水准联合静力水准监测桥梁桩基沉降的方法,并在武广高速铁路和京沪高速铁路典型试验工点得到成功应用.获得了翔实可靠的高速铁路桥梁桩基长期沉降数据、桩身压缩变形数据.基于此揭示了高速铁路桥梁桩基沉降发展规律,桩身轴力、桩侧摩阻力随工况(荷载)的变化规律,探讨了高速铁路桥梁桩基沉降的机理. (3)针对京沪高速铁路典型软土区长大桩基特点,提出了沉降计联合应变计监测桥梁桩基桩底压缩层变形的方法,研究了长大桩桩底压缩层沉降计的安装埋设工艺,为测试桩底压缩层变形提供一种可靠的技术方法.在国内外首次于现场获取了大量长大桩桩底土层压缩变形数据,揭示了深厚软土地段长大桩桩底土层压缩变形随荷载、时间的发展规律. (4)通过室内蠕变试验获取了京沪试验工点长大桩桩底试验土样在各级荷载作用下的应力-应变-时间关系曲线.研制了蠕变参数反演程序(CPIP),对比分析表明Schiffman粘弹性模型能较好地描述桩底土层的变形特性. (5)基于Schiffman模型,建立了多级加载情况下单面和双面透水边界多层粘弹性地基一维固结方程,推导了桩底压缩层在多级加载作用下的有效应力和沉降的计算公式. (6)改进了桥梁群桩沉降计算“三维复合分析方法”使其能模拟高速铁路桥梁桩基实际的受荷情况和考虑桩底压缩层的蠕变特性.编写了相应计算程序PG3DSII,对京沪高速铁路桥梁桩基沉降的计算结果与现场实测值的对比分析表明,该方法能提高桩基长期沉降的计算精度. (7)基于铺轨前桩基沉降观测值与PG3DSII计算程序,运用坐标轮换法分组迭代反演桩基底土层主要参数,编制了桩底土层参数反演计算程序PBAP,提出了基于反演参数的桥梁桩基长期沉降计算方法.对比分析表明,该方法计算的长大桩基沉降误差小,比基于室内土工参数计算的沉降更为“真实”可靠. (8)提出了计算高速铁路桥梁桩基工后沉降和满足桥梁桩基工后沉降限值所需最短休工时间的计算方法,进而提出了最佳铺轨时间的确定方法,研制了相应的计算程序PTLT.可为满足桥梁基础工后沉降限值的合理辅轨时间的确定提供直接参考. (9)通过对常用预测模型预测效果的评价指标分析,指出了客运专线铁路无砟轨道铺设条件评估技术指南中评价预测模型合理性仅局限于相关系数指标的不足,建议引入均方误差MSE、平均绝对误差MAE和平均绝对百分表误差MAPE指标进行综合评价,并提出了这些评价指标的参考值. (10)提出了加权组合预测模型进行高速铁路桥梁工后沉降预测的方法,研制了桥梁桩基沉降加权组合预测程序BriFSCF.通过多个实例验证表明,最小二乘准则下最优组合预测法效果较好,可作为的预测优选模型.研究成果可为客运专线铁路无砟轨道铺设条件评估技术指南的修订、完善提供重要依据. 震害表明,场地液化是导致桥梁桩基震害的重要原因之一,而我国桥梁工程抗震规范对可液化场地桥梁桩基抗震设计问题仅给出了一些笼统、定性的规定,致使实际操作带有较大的盲目性与随意性,暴露了对该问题研究的不足.可液化场地桥梁桩基地震反应研究是解决可液化场地桩基桥梁抗震问题的有效途径,动力p-y曲线方法是研究桩-土地震相互作用的重要方法之一,为发展基于变形的可液化场地桥梁桩基抗震设计方法提供一般性的思路.但是,该法用于可液化场地桩-土地震相互作用分析的核心问题在于如何合理确定砂土的动力p-y曲线.事实上,尽管地震过程中场地未完全液化,但是砂土的动力属性由于孔压升高出现很大改变.故而,有必要对场地液化过程中桥梁桩基地震反应与简化分析方法进行研究与探讨.本文针对可液化场地桥梁桩基地震反应分析问题,通过振动台试验和计算分析相结合,建立可液化场地桥梁桩基地震反应三维有限元方法,基于此,获得不同相对密度砂土的动力p-y曲线,采用孔压比分时段的思路,建立了不同时段内同一孔压比下砂土的动力p-y曲线及其骨架线,进而得到不同孔压比下砂土的动力p-y曲线骨架线,据此提出了考虑孔压效应的饱和砂土p-y曲线修正公式,发展了可液化场地桥梁桩基地震反应简化分析方法.本文主要研究工作与取得的若干认识,具体如下: (1)采用钢筋混凝土单桩-柱墩基础型式,针对典型的表层覆盖粘土层、中间饱和砂土夹层而下卧粘土层的可液化场地,实施可液化场地桥梁桩基地震反应振动台试验,研究了场地液化过程中桥梁桩基地震反应规律与场地动力特性,给出了可液化场地桩-土地震相互作用p-y曲线建立的途径,分析了砂土的动力p-y曲线基本特性. (2)基于OpenSees有限元数值模拟平台,针对振动台试验,采用u-p形式控制方程的有限元实现形式且引入土的多屈服面弹塑性本构模型模拟土的动力属性,采用基于欧拉-伯努利梁理论的梁-柱单元模拟桩的力学特征,桩-土地震相互作用采用考虑体积效应的刚性连接单元给出处理,建立试验受控条件下可液化场地桥梁桩基地震反应三维有限元分析模型与计算方法.通过桥梁桩基地震反应、场地动力特性等计算值与试验值的对比,验证了所建有限元分析模型与计算方法的正确性,可以很好地模拟可液化场地桩-土地震相互作用过程. (3)采用有限元方法,针对不同相对密度砂土的可液化场地桥梁桩基地震反应,输入不同幅度的El Centro波进行数值模拟,获得不同幅值的地震波输入下不同相对密度的砂土动力p-y曲线.通过分时段考虑孔压比的途径,建立了对应不同时段同一孔压比下砂土的动力p-y曲线簇,借助土的应力-应变关系曲线骨架线的构建思路,以孔压比为基本控制变量,建立不同孔压比下砂土动力p-y曲线骨架曲线簇,以API规范推荐的饱和砂土p-y曲线为基础,分段建立了以孔压比为基本控制变量且能够反映出孔压引起土性刚度与强度退化的不同相对密度饱和砂土p-y曲线修正公式,给出具体的表达式与参数确定方法. (4)基于自由可液化场地地震反应分析方法,针对自由可液化场地振动台试验,建立了试验受控条件的自由可液化场地地震反应的数值模型,通过振动台试验验证了数值模型的正确性.同时,对上覆粘土层、中间砂层以下伏软粘土层的自由可液化场地地震反应进行模拟,分析三层土自由可液化场地地震反应特征. (5)通过将弹簧单元和阻尼单元并联的组合方法,构建出可液化场地桩-土地震相互作用分析的p-y模型,给出了模型计算参数的合理确定方法与具体表达式,融入了考虑孔压效应的砂土p-y曲线修正公式,以考虑砂土液化对桩-土地震相互作用土弹簧特性的影响.针对振动台试验,采用非线性文克尔地基梁模型,选取构建的p-y模型,考虑桩周参振土的质量惯性力、上部桥梁结构惯性力、土的辐射阻尼等诸多效应,建立了可液化场地桥梁桩基地震反应简化分析方法.输入自由可液化场地地震反应分析获得的土层位移和砂层孔压比时程,作为可液化场地桥梁桩基地震反应简化分析数值模型的外部激励.通过振动台试验验证了简化分析方法的正确性,给出了分析方法的实施步骤.采用该法进行了砂土相对密度、桩-土初始模量比、上部桥梁结构配重、土的辐射阻尼等参数对可液化场地桩-土地震相互作用影响的分析. 公路桥梁大型桩基承载力设计要求值巨大,难以采用先行试验或测试方法准确确定其单桩极限承载力.本文通过现场试验、数值模拟和室内试验,研究了大型桥梁桩基的承载特性,提出了确定大型桩基承载力的模拟试验法,并且与自平衡测桩技术实测结果进行了比较. 随着我