橋梁樁基承臺的空間桁架模型研究.pdf

1、樁基承臺結(jié)構(gòu)因其承載力高、能適應地基不均勻沉降、抗震性能優(yōu)良等優(yōu)點,在近些年來的鐵路橋梁建設中得到廣泛使用。承臺結(jié)構(gòu)作為連接大尺寸的墩身和小尺寸的樁基成為橋墩-承臺-樁基結(jié)構(gòu)體系中的一個關(guān)鍵點。上部結(jié)構(gòu)的荷載通過橋墩傳遞至承臺,經(jīng)由承臺結(jié)構(gòu)將荷載分流傳向樁基,各樁基再將荷載傳向地基,在整個荷載傳力過程,承臺內(nèi)力流的分散傳遞及其受力性能將作為本文研究的重點。承臺結(jié)構(gòu)內(nèi)部的撐桿-系桿傳力模型已成為主流思想,本文將繼續(xù)對該傳力模型進行深入研究

2、,并對應力流的傳遞所虛擬出的空間桁架進行實際配筋—配置空間型鋼桁架,并對配置了型鋼桁架的樁基承臺結(jié)構(gòu)的傳力性能進行分析研究。本文的研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　通過對九樁樁基承臺結(jié)構(gòu)施加運營荷載、極限荷載,通過MIDAS/FEA有限元軟件對該樁基承臺模型數(shù)值模擬分析,得到以下結(jié)論:(1)在運營荷載作用下,研究分析了承臺內(nèi)混凝土壓桿、鋼筋拉桿、樁基應力、承臺位移及樁基位移的分布規(guī)律,承臺處于彈性工作狀態(tài),承臺內(nèi)拉桿-壓桿傳力體系基本顯現(xiàn)

3、;(2)通過桁架模型各參數(shù)變化趨勢圖可直觀得到結(jié)構(gòu)在運營荷載、開裂荷載及極限荷載下的應力、位移水平,可直接作為設計參考;拉壓桿應力分析均得到了在結(jié)構(gòu)破壞時,拉壓桿尚有承載能力,拉壓桿的破壞是伴隨承臺結(jié)構(gòu)裂縫的貫通及結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大變形而發(fā)生,繼而承臺發(fā)生沖切劈裂破壞。
　　通過對承臺底部鋼筋網(wǎng)的條帶化等效配置,對桁架模型的各參數(shù)的力學特性進行對比分析可得:承臺結(jié)構(gòu)的等效布筋效果良好。承臺開裂荷載隨配筋率的增加略有增加,但總體趨勢變化

4、不大,表明承臺底部的配筋率對承臺底部的開裂影響較小;承臺的承載能力隨配筋率的增加而提升,但當配筋率超過一定數(shù)值時,單純的靠增加配筋已經(jīng)不能提高承臺的承載能力。
　　對承臺內(nèi)配置了空間型鋼桁架的樁基承臺型鋼模型進行研究得到:(1)配置了型鋼桁架承臺模型的裂縫發(fā)展遲緩于條帶狀布筋承臺模型;其極限荷載大于條帶狀配筋,樁基承臺結(jié)構(gòu)的承載能力得到了提升。(2)通過對不同配筋率工況和配置型鋼工況下承臺結(jié)構(gòu)的極限承載能力對比分析可得:配置型鋼桁