悬索桥群桩锚碇基础受力性能分析及BIM在锚碇施工中的应用

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1、国内图书分类号：U448.25密级：公开国际图书分类号：西南交通大学研究生学位论文悬索桥群桩锚碇基础受力性能分析及BIM在锚碇施工中的应用年级二〇一五级姓名唐正风申请学位级别工程硕士专业建筑与土木工程指导老师沈锐利教授二零一八年五月ClassifiedIndex:U448.25U.D.C:SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisANALYSISOFMECHANICALBEHAVIOROFPILEANCHORAGEFOUNDATIONOFSUSPENSIONBRIDGEANDAPPLICATIONOFBIMIN

2、ANCHORAGECONSTRUCTIONGrade:2015Candidate:TangZhengfengAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpeciality:ArchitectureandCivilEngineeringSupervisor:Prof.ShenRuiliMay,2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要锚碇是悬索桥的重要受力部分，当前常用的悬索桥重力式锚碇基础的体积通常十分巨大，造价也十分高昂。现某悬索桥锚碇拟采用一种轻型的锚碇基础——群桩锚碇基础，此类型基础能大幅减少工程用量，降低工程造价。锚碇承受巨

3、大水平荷载时，群桩基础中的各桩的桩顶内力分配复杂，群桩锚碇基础各桩的内力分配及极限承载力影响因素较多。BIM技术改变了传统的设计方法，可创建包含完整施工信息的施工模型，以确保施工的可行性与安全性，因此，可将BIM技术引入到群桩锚碇基础的施工过程中。针对上述问题，本文主要工作如下：(1)基于m法推导出群桩基础的幂级数解，采用MATLAB编制计算程序计算群桩锚碇基础中桩顶内力分配与桩身内力解析解，提出了群桩锚碇基础正常使用的指标；(2)基于ANSYS有限元软件建立群桩锚碇基础与周围土体整体模型，计算分析了各桩在锚碇自重作用下以及自重和设计主缆力共同作用下的位移和

4、内力，并计算基础的极限承载力和正常使用的指标；探讨了土体参数、桩径、桩长、桩截面形式、桩布置形式等对群桩锚碇基础中各桩的位移、内力的影响，以及对其极限承载力的影响；(3)将BIM技术引入到锚碇施工过程中，在施工工序的模拟、碰撞检测以及施工过程中的工程量统计等方面进行了研究，对BIM技术在桥梁锚碇施工过程中的应用进行初步探索。计算结果表明：群桩锚碇基础从前排桩到后排桩，各桩所分担的桩顶内力逐渐增大；群桩锚碇基础的极限承载力达到2.79倍设计主缆荷载，有较高的安全系数；土体弹性模量的变化对各桩的位移、内力及极限承载力有较大影响；土体凝聚力的变化对各桩的位移及内力

5、分配影响很小，但是对极限承载力有较大影响；采用实心桩时，随着桩径增大，锚碇整体水平位移减小，极限承载力减小；采用空心桩时，其极限承载力大幅降低；桩长在砂岩地基中变化时不会对各桩的位移、内力以及极限承载力造成明显影响；随着矩形桩长宽比的增加，各桩桩顶位移减小，桩顶内力增大，极限承载力减小；采用斜桩形式基础能较大程度地改善桩基础的受力；随斜桩倾斜角度的增大，各桩的桩顶位移、桩顶顺桥向剪力以及桩顶绕横桥向弯矩均逐渐减小，前排桩的桩顶轴力逐渐减小，后排桩的桩顶轴力逐渐增大。关键词：群桩锚碇基础；m法幂级数解；群桩内力分配；极限承载力；参数分析；BIM施工应用西南交通

6、大学硕士研究生学位论文第II页AbstractTheanchorageisanimportantpartofthesuspensionbridge.Atpresent,thevolumeofgravityanchoragefoundationusedforsuspensionbridgesisusuallyverylarge,andthecostisalsoveryexpensive.Alight-weightanchoragefoundation--pilegroupanchoragefoundationisappliedtotheanchorageofo

7、nesuspensionbridge.Thistypeoffoundationcangreatlyreducetheamountofengineeringandreducetheprojectcost.Whentheanchorageissubjectedtohugehorizontalload,theinternalforcedistributionofthepiletopofeachpileinthepilegroupfoundationiscomplex,andtherearemanyfactorsaffectingtheinternalforcedi

8、stributionandtheultimatebe