群樁-承臺-橋墩豎向動剛度特性研究.pdf

1、隨著我國高速鐵路和重載鐵路的發(fā)展，客運列車既有線提速及貨運列車軸重的提升都會引起橋墩基礎(chǔ)承載力安全儲備的降低。目前我國采用的橋梁檢測的相關(guān)方法和規(guī)程主要針對橋梁上部結(jié)構(gòu)和橫向振動，對于橋墩基礎(chǔ)豎向承載力的無損檢測評估方法尚不完善。以群樁-承臺基礎(chǔ)為例，傳統(tǒng)的靜載試驗和高應(yīng)變測樁法均無法滿足對既有橋墩基礎(chǔ)承載性能快速普查的無損檢測需求。因此，發(fā)展一套用于評價橋墩基礎(chǔ)豎向承載能力的動力無損檢測方法就顯得尤為重要。目前，用于橋樁豎向承載力評價

2、的動力無損檢測方法主要有兩類，除高應(yīng)變測樁法外，另一種是以機(jī)械阻抗法為測試手段發(fā)展而來的動剛度綜合評價法。當(dāng)橋樁承載力由變形控制時，動剛度與靜剛度之間通過動靜對比系數(shù)加以換算。既有實驗研究表明，采用動剛度作為評價指標(biāo)時，動剛度與樁基豎向承載力之間存在正相關(guān)關(guān)系。然而，以往研究對象多以單樁為主，并沒有考慮承臺和橋墩對動剛度的影響。對于廣泛使用的群樁-橋墩結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，采用動剛度指標(biāo)評價是否仍具有可靠性，尚缺乏系統(tǒng)的研究。
　　基于此，本

3、文通過室內(nèi)原理性試驗和數(shù)值模擬，對群樁-承臺-橋墩系統(tǒng)豎向動剛度的影響因素及其特征進(jìn)行了系統(tǒng)的研究分析，主要工作如下:
　　(1)基于瞬態(tài)機(jī)械阻抗法的基本原理，建立了群樁-承臺-橋墩的原理性試驗?zāi)Ｐ?。采用木材和石膏兩種材料分別對樁基缺陷、樁徑、樁周有效摩擦面積和墩身高度對群樁-承臺-橋墩系統(tǒng)豎向動剛度的影響以及單樁與群樁-承臺系統(tǒng)豎向動剛度之間的關(guān)系進(jìn)行了測試研究;
　　(2)結(jié)合現(xiàn)場模型樁的動靜檢測數(shù)據(jù)，驗證了所建立的樁-

4、土三維有限元分析模型參數(shù)的合理性，并從材料因素（混凝土彈模、泊松比，土體的彈模和土層變化等）和幾何因素（單樁、單樁-承臺和群樁-承臺，樁長，墩身以及樁體幾何缺陷等）兩個角度對群樁-承臺-橋墩系統(tǒng)豎向動剛度的影響及其特征進(jìn)行了研究。
　　本文由以上工作得到結(jié)論如下:
　　(1)與完整樁相比，擴(kuò)徑樁豎向動剛度值明顯偏大，而縮徑樁和短樁（樁基實際長度不滿足設(shè)計要求）則與擴(kuò)徑樁情況相反;缺陷樁的缺陷部位越接近承臺底面，對群樁-承臺系

5、統(tǒng)豎向動剛度值影響越大;樁基豎向動剛度與樁徑成正相關(guān);群樁-承臺結(jié)構(gòu)系統(tǒng)豎向動剛度隨著樁周有效摩擦面積的減小而減小;隨著墩身的增高，群樁-承臺-橋墩系統(tǒng)豎向動剛度呈減小的趨勢。
　　(2)群樁-承臺系統(tǒng)豎向動剛度值與結(jié)構(gòu)混凝土彈性模量和泊松比成正比;隨著樁周土層動彈性模量的增大，群樁-承臺系統(tǒng)豎向動剛度值也隨著增大，其中摩擦樁對樁周土體的變化較端承樁敏感。隨著樁基周圍土層等厚度降低，系統(tǒng)豎向動剛度值下降百分比逐漸減緩。