穿越多层溶洞桥梁桩基竖向承载力及沉降变形研究

摘要

岩溶地区地质条件较为复杂，溶洞的存在对于桥梁桩基工程的工作性状影响很大。本文依托四川宜宾—叙永高速公路爪龙岩大桥工程，其中K59+019至K59+125段岩溶发育，溶洞呈串珠状，部分有填充，桥梁的多个桥墩柱下的桩基穿过多层溶洞。在分析了岩溶区桩基的竖向承载机理的基础上，研究了穿越多层溶洞的桥梁桩基竖向承载力和沉降变形的计算分析方法。主要研究工作及结果如下:
　　(1)分析讨论了岩溶区嵌岩桩桩侧阻力和桩端阻力的发挥特点，推导出了当嵌岩桩存在下卧溶洞时或者桩基穿越多层溶洞时的考虑溶洞项板厚度的桩基竖向承载力计算公式。
　　(2)基于荷载传递法，给出了当桩基穿越多层溶洞时，按桩项沉降控制的桩基竖向承载力计算公式。
　　(3)通过数值模拟讨论分析了溶洞高度、宽度、数量以及溶洞间竖向相对距离对桩基桩身位移、桩身轴力以及桩侧摩阻力分布的影响，分析结果表明，当桩顶的竖向荷载较小时，溶洞高度、数量以及溶洞间竖向相对距离仍会对桩身的受力和位移分布产生影响，而溶洞宽度对桩基影响较小。同时，模拟分析了实际工程中桥墩下群桩基础的桩身位移和受力分布特征。
　　(4)针对爪龙岩大桥工程实例，采用所提出的理论计算方法和数值分析方法得到的桩基极限竖向承载力差值在15％以内，同时两种方法得到的桩顶荷载-沉降曲线也较为接近。
　　本文在穿越多层溶洞桥梁桩基的竖向承载力及沉降变形方面的研究结果，可为岩溶地区相关工程设计与施工提供参考。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 岩溶的概念

1．2 岩溶地区的工程地质问题

1．3 岩溶地区桩基国内外研究现状

1．3．1 桩基竖向承载力

1．3．2 桩基沉降

1．3．3 溶洞顶板稳定性分析

1．4 本文研究目标

1．5 本文研究内容

1．6 技术路线

第2章 普通嵌岩桩竖向承载特性

2．1 竖向荷载传递规律

2．2 竖向承载力计算方法

2．3 竖向承载力影响因素分析

2．4 本章小结

第3章 岩溶区嵌岩桩基竖向承载力分析

3．1 岩溶区嵌岩桩竖向承载机理

3．2 岩溶区嵌岩桩桩侧阻力分析

3．3 岩溶区嵌岩桩桩端阻力分析

3．4 溶洞顶板稳定性分析

3．4．1 溶洞顶板稳定性分析常用方法

3．4．2 桩端下卧溶洞顶板稳定性分析

3．5 岩溶区嵌岩桩竖向承载力

3．6 实例计算分析

3．7 本章小结

第4章 穿越多层溶洞桩基沉降计算分析

4．1 荷载传递分析法

4．2 桩的荷载传递基本微分方程

4．3 桩的荷载传递函数

4．3．1 桩侧阳—桩土相对位移模型

4．3．2 桩端阻—桩土相对位移模型

4．4 利用荷载传递法的桩基沉降计算分析

4．4．1 基本假设

4．4．2 桩基非溶洞段沉降计算分析

4．5 穿越溶洞段桩基计算分析

4．6 实例计算分析

4．7 本章小结

第5章 工程实例数值模拟分析

5．1 数值模拟软件简介

5．2 计算模型建立

5．2．1 计算参数

5．2．2 数值模型

5．3 数值模拟结果分析

5．3．1 单桩分析

5．3．2 群桩分析

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献