《超長橋樑群樁基礎有效樁長試驗與數值模擬研究》是依託湖南大學，由楊明輝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：超長橋樑群樁基礎有效樁長試驗與數值模擬研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：楊明輝
- 依託單位：湖南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
隨著我國大型橋樑的不斷修建，大型超長群樁基礎正被廣泛採用。而由於對此類基礎的荷載傳遞規律尚缺乏準確認識，工程設計中具有較大盲目性（如盲目增大樁長以提高承載力），從而極大地增加了施工難度與工程造價，因此深入開展大型超長群樁基礎有效樁長的計算方法研究，已成為工程界迫切需要，具有重要工程意義。為此，本研究擬以湖南洞庭湖區實際工程為依託，從現場原型試驗與室內模型試驗入手，探討其受力特性，並深入分析其承載破壞全過程的荷載傳遞機理、破壞模式、荷載沉降曲線特徵等；在此基礎上，通過建立合理的荷載傳遞模型，並引入突變理論考慮超長群樁承載過程的突變性，導出對應于于不同樁長的超長群樁基礎承載力計算公式。最後，基於數值模擬分析，在解決本構模型的前提下，深入探討樁間距、樁徑、土體強度等對超長群樁基礎有效樁長的影響，由此提出考慮多因素情況下超長群樁基礎有效樁長確定方法，並編制相應的設計指南，為相關設計提供參考。
結題摘要
隨著我國大型橋樑的不斷修建，大型超長群樁基礎正被廣泛採用。而由於對此類基礎的荷載傳遞規律尚缺乏準確認識，工程設計中具有較大盲目性（如盲目增大樁長以提高承載力），從而極大地增加了施工難度與工程造價，因此深入開展大型超長群樁基礎有效樁長的計算方法研究，已成為工程界迫切需要，具有重要工程意義。本研究從室內模型試驗、理論分析、數值模擬以及現場試驗等入手，對超長橋樑群樁的荷載傳遞機理、承載力與沉降計算等進行了深入系統的研究，主要研究工作及重要結論如下： （1）以相似理論為指導，設計並完成了超長單樁、超長帶台單樁及超長群樁的室內模型豎向承載對比試驗，通過量測載入過程中樁身軸力、樁身摩阻力、樁端阻力、承台底土反力以及樁頂沉降，探討了超長單樁、超長帶台單樁及超長群樁的荷載傳遞機制與沉降特性，揭示了大直徑超長灌注樁的荷載傳遞機理、破壞模式； （2）採用剪下位移法考慮樁周土體應力的橫向傳遞作用，以荷載傳遞法模擬群樁中基樁荷載的豎向傳遞規律，並考慮群樁間遮簾效應，建立了樁-樁相互作用模型，並由此導得了基樁豎向荷載傳遞的微分方程，通過對該微分方程的求解，得到了深厚軟土區的超長群樁的沉降計算方法，再此基礎上，通過控制樁頂沉降法來確定超長群樁基礎的有效樁長，從而建立了考慮群樁效應的超長群樁有效樁長計算方法，並分析了超長群樁基礎的影響因素； （3）採用ADINA非線性結構分析程式建立超長群樁基礎的三維實體有限元模型，結合算例研究，證明了本文模型的準確性。給出了豎向荷載作用下數值計算中超長群樁基礎有效樁長的界定方法，在此基礎上深入的研究了深厚軟土區的超長群樁有效樁長問題，並分析了其影響因素，結果表明：樁頂荷載、樁土剛度係數、土層的內摩擦角及土層的粘聚力對超長群樁基礎有效樁長的影響較大，而樁半徑、樁間距對超長群樁基礎有效樁長的影響較小，土體泊松比對超長群樁基礎有效樁長的影響可以忽略不計； （4）將室內模型及理論計算結果套用於湖南省長湘高速公路深厚軟土區超長群樁基礎的最佳化設計計算，通過開展現場深厚軟土區大直徑超長灌注樁的自平衡靜載試驗及長期觀測試驗，試驗結果表明，最佳化設計後的長湘高速公路湘江特大橋的基樁承載力及穩定性滿足設計要求，承載性能隨時間趨於穩定；（5）針對深厚軟土區大直徑超長灌注樁施工的複雜性和特殊性，提出了相應的施工質量監控及檢測技術，編制了施工指南，從而為實際工程建設提供了技術指導。
