橋基荷載作用下三維高邊坡巖體力學(xué)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(gè)橋梁的技術(shù)指標(biāo)和造價(jià)，隨著計(jì)算機(jī)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(shí)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(yàn)對(duì)荷載作用下高陡邊坡巖體的力學(xué)行為特征進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，揭示三維條件下高邊坡巖體力學(xué)行為規(guī)律并與二維結(jié)果相對(duì)比，提出三維條件下高邊坡橋基位置設(shè)計(jì)方法，補(bǔ)充完善現(xiàn)有設(shè)計(jì)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(duì)荷載作用下高邊坡巖體應(yīng)力特征和位移特征進(jìn)行了詳細(xì)三維有限元分析；對(duì)影響邊坡力學(xué)行為特征的各種因素進(jìn)行分析，包括坡度、荷載強(qiáng)度、橋基位置、橋基尺寸等。 (2)運(yùn)用巖石破裂分析軟件RFPA對(duì)代表單元等效體進(jìn)行數(shù)值模擬試驗(yàn)，獲取其橫觀各項(xiàng)同性物理力學(xué)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(jìn)行研究；提出對(duì)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(duì)坡面呈角型的特殊高邊坡最危險(xiǎn)面位置變化規(guī)律進(jìn)行分析，引起位置變化因素包括荷載強(qiáng)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(duì)荷載作用下的高邊坡巖體力學(xué)行為特征和規(guī)律進(jìn)行了對(duì)比分析，得出二維計(jì)算誤差隨荷載強(qiáng)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(jiǎn)明表》，供道路建設(shè)中工程設(shè)計(jì)人員快捷參考查詢。 (6)基于應(yīng)力影響系數(shù)法對(duì)荷載作用下高邊坡三維臨界滑動(dòng)面形態(tài)及位置進(jìn)行初步判別，進(jìn)一步研究

5、了各因素變化對(duì)臨界滑動(dòng)面分布形態(tài)的影響，總結(jié)荷載作用下高邊坡臨界滑動(dòng)線變化規(guī)律，提出荷載作用下高邊坡臨界滑動(dòng)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(jì)模型試驗(yàn)，利用模型試驗(yàn)的原理，對(duì)荷載作用下高邊坡進(jìn)行模擬試驗(yàn)，模擬其應(yīng)力位移特征和變形破壞模式，與數(shù)值分析結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證。 (8)以馬水河大橋工程為例，首先對(duì)該岸坡穩(wěn)定性進(jìn)行野外現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，利用本文方法確定橋基位置，對(duì)該橋位下邊坡的力學(xué)行為特征進(jìn)行詳細(xì)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(jìn)一步驗(yàn)證本文確定橋基位置方法的合理性，還利用三維地質(zhì)力