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桥梁桩基论文摘要范文桥梁桩基论文摘要写 通过现场沉降监测,获取了高速铁路桥梁桩基沉降的大量实测数据.据此分析了成桥过程中桩基沉降发展的规律及其沉降曲线特点.对桩基最终沉降,采用单项预测模型进行了拟合预测,通过预测效果的评价指标分析,指出了客运专线铁路无碴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、平均绝对百分比误差MAPE和平均绝对误差MAE指标进行综合检验、评价,并提出了这些评价指标相应的参考值.引入组合预测模型进行高速铁路桥梁工后沉降预测,对比分析现有组合预测模型的特点,提出了高速铁路桥梁桩基工后沉降预测应遵循的具体步骤和原则.研制了桥梁桩基沉降加权组合预测电算程序BriFSCF,可大大提高预测准确度和效率.通过工程实例验证表明,最小二乘准则下的最优组合预测方法效果较好,可作为预测的优选模型.其结果可供高速铁路合理铺设轨道时间的确定、工后沉降计算参考和利用. 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 20世纪60年代以来,国内外发生了多次强震,如日本神户地震、日本新泻地震、台湾集集地震、美国洛马普列塔地震等.在这些地震中大量的桥梁桩基遭到破坏,破坏形式复杂多样,如土体液化引起的桩基下沉、桩帽与承台的连接失效、桩基随土体侧移引起落梁等.本文总结概括了这些震害特点,详细讨论了非液化场地和液化场地上桥梁桩基的破坏模式,分析总结了桥梁桩基破坏机制.最后,结合桥梁工程结构特点,针对桥梁工程选址以及桩基抗震构造措施等方面简要提出了建设性建议. 在软土地基中,邻近堆载不仅将引发桥梁桩基发生侧向偏位,还将导致桩身产生附加弯矩,这对于桥梁的安全使用将产生极其不利的影响.通过对具体工程实例的介绍,利用有限元分析手段,并结合现场桩基偏位的实测结果,对邻近单侧堆载及双侧堆载所引发桩基偏位情况进行深入剖析.通过分析结果可知,在单侧堆载的作用下,桩基将产生侧向偏移及附加弯矩,且反弯点位于软土层与硬土层交界处附近,严重时将导致桩顶区域发生开裂破坏,在双侧堆载的作用下,桩基的偏位情况取决于两侧的堆载作用,而双侧卸载对桩基偏位影响较小,但对缓解桩身附加弯矩具有显著的作用. 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. 随着我国公路建设不断向山区蔓延,越来越多的桥梁桩基修建在冲沟区域.冲沟区由于其地形地质水文条件的复杂性,及其桩基施工期间对岩土体环境的破坏,极易引发堆载、崩塌、滑坡等工程地质问题,给桥梁桩基造成了安全隐患.而这其中,滑坡对桥梁桩基的不良影响较为显著.目前,国内外对桥梁桩基受滑坡作用影响的研究较少,仅仅在抗滑桩方面有些研究.事实上,冲沟区桥梁桩基具有阻滑和使用双重功能,因此很有必要开展滑坡对冲沟区桥梁桩基功能的影响分析及其安全评价研究,并提出设计与施工的合理建议.论文的主要工作如下:(1)在总结国内外研究成果的基础上,结合工程调研,提出冲沟区冲沟类型,并分析滑坡作用下桥梁桩基的破坏模式及引起的桥梁病害.(2)建立滑坡作用下桥梁桩基的内力与位移计算模型,并利用该计算模型,系统地研究桩基参数(桩长、桩径、桩基模量)和滑坡体参数(滑坡推力大小、滑坡推力分布形式、稳定岩土体比例系数“m”)变化对桥梁桩基桩身内力与位移分布规律的影响,其结果为桥梁桩基的设计提供指导建议.(3)建立冲沟区滑坡对桥梁桩基的安全性评价体系,并提出与危险度评价等级相应的防护措施,为桥梁桩基安全提供科学保障,给出滑坡作用下桥梁桩基设计与施工的影响因素和关键技术及相关建议.论文成果对冲沟区桥梁桩基工程有重要的理论意义和工程实用价值,对桥梁设计和施工规范的完善具有重要的指导意义. 高陡斜坡上的桥梁桩基,除了承受上部结构荷载外,还将承受山体变形产生的剩余下滑力和桩周岩土体抗力.首先,将上部结构作用简化为桩顶竖向荷载、水平荷载以及偏心弯矩,基于Winkler弹性地基梁理论,建立考虑桩-土-坡相互作用的简化受力模型.进而导出高陡斜坡上桥梁桩基各特征桩段的平衡微分方程,并采用幂级数法对其进行求解,计算结果与文献值吻合较好,说明了幂级数解答的合理性.在此基础上,分析3个主要因素对桩基内力与变形的影响.结果表明:桩顶水平荷载对基桩的力学性能影响较大,高陡斜坡上桥梁桩基的陡坡效应不容忽视,选择合理的桩基直径以及采取可靠的边坡防护措施均能提高基桩抵抗弯矩和变形的能力,这些结论均可为实际工程设计提供参考. 以现场工程为原型,设计了45,60,75,三种不同陡坡下高陡横坡段桥梁桩基的室内模型承载试验.通过对承载过程中桩顶位移、桩身内力及桩侧土压力等的全程测量,对竖向及水平向荷载作用下桩基的荷载传递规律、内力分布规律及桩侧土压力分布规律进行了研究.结果表明:竖向荷载下高陡横坡段桥梁桩基承载力由桩侧摩阻力与桩端阻力组成,但由于临空面存在,靠边坡一侧桩侧摩阻力传递深度更大,且该效应随边坡坡度的增加而增大,水平向荷载作用下,桩基桩顶水平位移随边坡坡度增加而增大,而内力分布规律与平地桩基类似,即存在最大弯矩及反弯点,但最大弯矩随边坡坡度的增加明显增大,反弯点位置则随坡度增加而有所下移,不同荷载及坡度情况下,后桩桩侧压力随深度均呈现先增大后减小的基本规律,而前桩桩前土抗力则随深度逐渐衰减. 由于岩溶区地质条件复杂,使得公路桥梁桩基施工对邻近既有铁路路基稳定性影响较大,因此,有必要对岩溶区桥梁桩基施工对邻近既有铁路路基的影响展开研究.本文以肇花高速公路建设项目为依托工程,通过对京广铁路附近岩溶发育区域桥梁桩基施工进行现场监测,并结合有限元数值模拟,提出了相应的岩溶区桥梁桩基设计与施工安全控制技术.主要成果如下:1.通过现场实测资料得出:(1)邻近肇花高速公路桩基施工区域的京广铁路路基未发生显著的深层水平位移和地表沉降变形,可判定桩基施工期间,京广铁路路基稳定,桩基施工并未显著威胁其稳定性,(2)地下水位未发生显著变化,不足以产生显著的水力梯度威胁岩溶地区岩土体的稳定性.2.通过有限元数值模拟计算得出:(1)在桩孔与路基距离一定情况下,随着泥浆相对密度的增大,路基最大水平位移和沉降均呈减小的趋势,两者均在超过相对密度1.35后趋于稳定,(2)随着溶洞尺寸的增加,路基最大水平位移和沉降成明显增加趋势,且溶洞尺寸越大,增加幅度越快,(3)在溶洞尺寸及桩孔和路基距离一定的情况下,溶洞离地面的距离越近对路基的影响越大,溶洞处于桩孔上部位置时对路基影响要远远大于在桩孔底部的位置,(4)桩孔与路基的距离越近,影响相对越大,当大于68m(约34倍桩径D)时,桩基施工对邻近路基的影响很小,处于稳定阶段.3.数值模拟计算结果与现场监测结果反映的规律相一致,验证了数值模拟计算的可靠性,可为相似岩溶区桥梁桩基施工建设工程提供一定的参考性,避免凭经验方法估计对邻近构筑物的影响.4.为减小桩基施工对邻近既有铁路路基的影响,提出了相应的岩溶区桥梁桩基设计与施工安全控制技术,填补了现行岩溶区桥梁桩基设计与施工存在的难点. 随着西部大开发的进一步推进,山区高速公路与铁路发展迅速,当其穿越山岭地带时,为保护现有的生态人文环境,应避免对山体大切大挖,从而在某些特殊路段不得不沿陡坡采用全高架桥或半路半桥的结构形式.桩柱式桥梁桩基是我国西部山区桥梁建设中广泛采用的一种基础形式,但相应的桩基设计与施工尚缺乏规范或经验指导.因此,对陡坡段桩柱式桥梁桩基承载机理、受力与变形计算以及稳定性分析等问题展开深入系统的研究为当前我国山区桥梁建设过程中急需解决的关键问题之一.为此,本文结合国家自然科学基金、交通部西部交通建设科技项目“高陡横坡条件下桩柱式桥梁设计与施工技术研究”以及湖南省研究生科研创新项目“高陡边坡上桥梁双桩结构设计计算方法研究”,针对陡坡段桩柱式桥梁桩基承载机理、受力与变形计算以及稳定分析等问题,从解析方法和模型试验两方面展开深入研究,提出一套完整的陡坡段桩柱式桥梁桩基设计计算方法. 本文首先综合分析了竖向荷载、横向荷载、轴横向荷载以及组合荷载作用下陡坡段桩柱式桥梁桩基的承载