差异沉降对箱涵结构物内力的影响分析

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1、2012年2月第2期城市道桥与防洪桥梁结构31差异沉降对箱涵结构物内力的影响分析王萍，戴欣(济南市市政工程设计研究院有限责任公司，山东济南250002)摘要：软土地基高速公路工后沉降普遍偏大，结构物与相邻软土地基差异沉降造成路面呈波浪起伏，严重影响交通安全。分别考虑软土地基在CFG桩、袋装砂井、粉喷桩的地基处理方式，分析差异沉对结构物内力分布的影响程度，可为设计计算提供参考。关键词：软土地基；结构物；差异沉降；结构内力中图分类号：U441+．5文献标识码：A文章编号：1009—7716(2012)02-0031-03径分别为0．377m、

2、0．07ITI、0．4m。整个模型范围0引言取20．0m×25．0m，计算采用Plaxis软件，模型网近年来，随着越来越多的高速公路建成通车，格划分见图1。上部均布荷载A取192kN／m，B取高速公路软土地基在路堤荷载和交通荷载等作用210kN／m。下的工后沉降量大和不均匀等问题也逐渐暴露出来。如一些高速公路通车后不久，就因路基沉降过大和差异沉降导致路面开裂或桥头错台等1。虽然，在各条高速公路建设中，业主、管理单位和施工单位都很重视这个问题，并积极采取措施，如在一般软基段选择优化处理方案、增加超载高度、延长预压时间、聘请专家指导施工和专业

3、技术对工后沉降进行预估计算，在桥头段设置过渡区和变刚度地基等，但由于各地区淤泥层厚、分布不均(a)CFG桩网格图(同粉喷桩)匀、软土工程性质差等原因，工后沉降特别结构物地基与一般软基之间的差异沉降处理问题一直未能很好的解决【H】。我国沿海地区由于河流湖泊比较密集交通发达，高速公路要做许多结构物，因此它的差异沉降问题日益引起人们的重视。面对这样的矛盾，我们需要从各种软基处理方式引起的差异沉降和对结构物自身内力分布的研究来考虑，以期得到合理的措施来减小差异沉降。本文以某沿海高速公路为例进行有限元分析，结构物为(b)袋装砂井网格图2m×4m的箱

4、涵，分别考虑它在CFG桩、袋装砂图1有限元计算模型井、粉喷桩的地基处理形式下差异沉对结构内力分布的影响方式。2CFG桩地基的数值分析(1)CFG桩地基沉降云图如图2所示。1计算参数及有限元模型对于三种不同地基处理方式，周围土体的沉降依据相关资料，取CFG桩、袋装砂井、粉喷桩要大于结构物地基的沉降，但由于加固机理不同，地的弹性模量分别为1．2X10kPa、1．0×10kPa、基沉降模式及沉降量各不相同，主要表现为：2．1×10kPa，箱涵的弹性模量取2．0×10kPa。a．对于CFG桩，由于桩体刚度相对较大，最各桩的处理深度分别为8．0m、

5、12．8m、9．0m；桩大沉降量发生在构造物两侧，且向两边逐渐减小，其最大沉降量为l10mill，其中下卧层最大沉降量收稿日期：2011-09—28作者简介：王萍(1979一)，女，山东平度人，助理工程师，从事达30～40mm。市政设计工作。b．对于砂井地基，由于压缩模量最小，故其2012年2月第2期城市道桥与防洪桥梁结构33性桩复合地基上的结构物进行配筋计算时应充分对于袋装砂井地基，如图4(b)所示，其剪力值也考虑这一受力特征。比较小，仅为12．4kN／m，这表明，在袋装砂井处理(3)结构物剪力图如图4所示。下结构物受力比较均匀，且弯矩

6、值及剪力值均较小，这对结构物的受力是有利的。如图4(c)可知，该条件下结构物的最大剪力值为47．5kN／m。明显<较袋装砂井处理的要大。3结论，夕(I)对比袋装砂井和CFC桩的沉降云图，可以发现袋装砂井地基的最大沉降要明显大于CFG(a)CFG桩桩地基的最大沉降，这说明桩土模量比越大，沉降越小。(2)从柔性桩的差异沉降与袋装砂井的沉降可以看出虽然在上部荷载较小的情况下，柔性桩的差异沉降略大于袋装砂井地基的差异沉降但它们差别不大，但是结构物的弯矩确相差较大。(3)袋装砂井地基上部结构物的弯矩、剪力要明显小于柔性桩地基上部结构物所受到的弯矩、

7、(b)袋装砂井剪力，更小于刚性CFG桩地基上的弯矩、剪力值。这表明，在采用袋装砂井处理方式时，在差异沉降差不多的情况下，可以减小结构物所受的内力，这对上部结构物由于差异沉降造成的开裂是有相当大的好处的参考文献【1]袁启旺，金才勇．基于PLAXIS的高速公路地基处理过渡段沉降分析[J]_中外公路，2009，29(3)：40—44．(C)粉喷桩[2]毛哲，胥肠．高等级公路桥头等差异沉降位置的技术处理Ⅲ．黑龙江科技信息，2009，27：278．图4结构物剪力图[3]李智峰，陶向华，李冬梅．路桥过渡段差异沉降对搭板性能的影响[J1．公路工程，20

8、09，34(1)：77—80．由图4(a)中可以看出，在CFG桩处理下结构[4]焦杨．关于高速公路差异沉降控制问题的探索Ⅲ．交通世界，物所受弯矩较大，剪力也较大，为94．1kN／m。而2009