抗滑桩设置差异对桥墩基础受力特性影响的数值模拟研究

摘要

桩基础作为最主要的桥梁基础类型，不可避免出现一些桩柱式桥墩基础位于高陡边坡，其一方面要承受上部结构传递下来的组合荷载，另一方面还将承受因施工、降雨等引起坡体变形而产生的桩侧土压力，受力状况比平地上的倾斜受荷桩及陡坡上的普通抗滑桩更为复杂；且在边坡需要采用支挡结构进行支护时，还应考虑桥梁桩基与支挡结构间的相互作用。目前对边坡桥墩基桩最佳布设位置的研究，一般是基于边坡体的稳定性进行讨论，对桥墩基础本身的受力和支护结构对其受力变形的影响考虑不足，仍需对边坡桥墩基础自身的受力特性及其影响因素开展进一步的研究工作。 本文结合大尺寸静力模型试验，通过FLAC 3D三维仿真计算，分析了位于滑坡上的桥墩基础受力特性与变形特性及其影响因素，得到以下结论： （1）桥墩基础所在位置处的累积滑坡推力越小，其内力及水平变形越小。低承台桩基较高承台桩基能更好地控制桥墩的水平位移。建议桥墩基础应采用低承台桩基并选在作用于基础上的累积滑坡推力较小的位置。 （2）桥墩基础的水平位移随前排抗滑桩沉埋深度的增加而增大；随后排抗滑桩沉埋深度增加先基本不变，在低于承台位置时桥墩基础的水平位移陡增。当抗滑桩锚固段桩周为强度较高的基岩时，锚固段长度对桥墩基础内力及变形影响较小。建议前排抗滑桩不采用沉埋桩，后排抗滑桩可考虑沉埋深度对应桥墩承台以上，并可结合经济因素适当减小锚固段长度。 （3）后排抗滑桩较前排抗滑桩能更好的发挥对桥基的加固作用。抗滑桩截面尺寸、桩间距和桩身混凝土强度对基桩受力及变形值的影响依次减弱，增大截面尺寸及混凝土强度或减小桩间距均可减小基桩受力及变形。 （4）前排抗滑桩与桥墩基础之间的距离越小，对桥墩基础的支护效果越明显。随着后排抗滑桩与桥墩基础间距离的增加，桥墩基础水平变形先减小后增大，且下滑力越大后排抗滑桩的最佳桩位距桥墩基础的距离越小。建议前排抗滑桩桩位的选择应靠近桥墩基础，后排抗滑桩桩位与桥墩基础的距离取3~5倍抗滑桩截面长度。

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