橋基荷載作用下三維高邊坡巖體力學行為及橋基位置確定的研究.pdf

1、高陡邊坡橋基位置不僅關(guān)系到高邊坡的穩(wěn)定和橋梁的安全，也直接關(guān)系到整個橋梁的技術(shù)指標和造價，隨著計算機技術(shù)和巖土理論迅速發(fā)展，工程建設(shè)迫切希望提供更加可靠切實可行的高陡邊坡橋基位置確定方法。三維條件下，論文利用數(shù)值分析和模型試驗對荷載作用下高陡邊坡巖體的力學行為特征進行了系統(tǒng)的分析，揭示三維條件下高邊坡巖體力學行為規(guī)律并與二維結(jié)果相對比，提出三維條件下高邊坡橋基位置設(shè)計方法，補充完善現(xiàn)有設(shè)計理論。本文主要完成以下幾方面研究工作：

2、(1)采用大型有限元分析軟件ANSYS，對荷載作用下高邊坡巖體應力特征和位移特征進行了詳細三維有限元分析；對影響邊坡力學行為特征的各種因素進行分析，包括坡度、荷載強度、橋基位置、橋基尺寸等。 (2)運用巖石破裂分析軟件RFPA對代表單元等效體進行數(shù)值模擬試驗，獲取其橫觀各項同性物理力學參數(shù)；將層狀邊坡視為橫觀各向同性的連續(xù)體，采用“代表單元等效體”模型進行研究；提出對層狀邊坡穩(wěn)定最不利和最有利的巖層傾角及層面與坡面間夾角；提出卸

3、荷裂隙邊坡最有利和最不利裂隙延伸方向角度。 (3)對坡面呈角型的特殊高邊坡最危險面位置變化規(guī)律進行分析，引起位置變化因素包括荷載強度、坡度、橋基尺寸、橋基位置、頂面夾角等。 (4)二維和三維兩種狀態(tài)下，對荷載作用下的高邊坡巖體力學行為特征和規(guī)律進行了對比分析，得出二維計算誤差隨荷載強度、橋基位置、裂隙性狀等因素的變化規(guī)律。 (5)提出一般和特殊高邊坡橋基本距離公式，分別為Sa=0.080649.a0.9511·L

4、0.4306.[(1-0.8101B).q]0.4868和Sa=0.339663·a0.6701·L0.4355·β0.0286·[1-0.8588B)·q]0.398?？紤]巖體質(zhì)量確定均質(zhì)邊坡橋基距離Sf=Sa·Ssr,層狀邊坡橋基位置Sf=Sa·Ksφ·Ksr·Kω。編制《高邊坡橋基位置簡明表》，供道路建設(shè)中工程設(shè)計人員快捷參考查詢。 (6)基于應力影響系數(shù)法對荷載作用下高邊坡三維臨界滑動面形態(tài)及位置進行初步判別，進一步研究

5、了各因素變化對臨界滑動面分布形態(tài)的影響，總結(jié)荷載作用下高邊坡臨界滑動線變化規(guī)律，提出荷載作用下高邊坡臨界滑動面范圍確定公式，分別為： Pw=0.8444L-0.5098a+0.5759S+69.3716Ph=0.1148+0.171B+1.1725a+0.0733S-5.719 和Pw=-0.3607L-0.1266a+0.8805S+0.0394β+23.0096Ph=-0.3374L-0.0413B+0.8587a+0.07

6、78S+0.2341β+11.3919(7)根據(jù)數(shù)值分析的結(jié)果設(shè)計模型試驗，利用模型試驗的原理，對荷載作用下高邊坡進行模擬試驗，模擬其應力位移特征和變形破壞模式，與數(shù)值分析結(jié)果對比驗證。 (8)以馬水河大橋工程為例，首先對該岸坡穩(wěn)定性進行野外現(xiàn)場調(diào)查，利用本文方法確定橋基位置，對該橋位下邊坡的力學行為特征進行詳細分析，表明在本文確定的橋位下邊坡是穩(wěn)定的，橋基位置是合理的。為進一步驗證本文確定橋基位置方法的合理性，還利用三維地質(zhì)力