岩溶地区桥梁桩基承载特性研究

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1、Jiiill!llrlrl!llllll!lllll!JIirpl!l!llr!rFilelrllfY1528560分类号：TU4107lO一20040003滚爹太海硕士学位论文岩溶地区桥梁桩基承载特性研究导师姓名职称申请学位级别论文提交日期学位授予单位谢富贵冯忠居教授答辩委员会主席折学森教授学位论文评阅人折学森教授简政教授摘要随着我国公路建设规模的进一步扩大，公路线路经过岩溶地区将越来越普遍，大量桥梁基础将置于岩溶顶板之上。由于岩溶地区地质条件非常复杂，影响因素较多，国内外关于岩溶桩基承载力的确定方法及岩溶桩基设计方法的观点至今仍不一致。工程中在进行

2、岩溶桩基设计及施工时均将其作为一般嵌岩桩考虑，并在此基础上对溶洞顶板简化后进行安全厚度验算。岩溶地区嵌岩桩由于桩端下“空洞"的存在，在使用过程中受地质水的物理化学作用，其承载机理同一般嵌岩桩显然有较大差异，简单将一般嵌岩桩设计理论应用于岩溶地区嵌岩桩设计与施工中显然不尽合理。因此，对岩溶地区桥梁桩基承载特性展开系统研究具有重要的理论意义和工程实用价值。本文在参考国内外文献资料的基础上，深入分析了桩基围岩物理力学特性及嵌岩桩工程特性，对岩溶地区桥梁桩基研究现状进行了归纳和总结。根据弹性力学及材料力学理论，分别按薄板和梁理论建立了固支椭圆板、简支椭圆板、固

3、支矩形板、简支矩形板、固定梁、简支梁、固定一简支梁、悬臂梁、固支宽梁及简支宽梁等10个力学模型对不同地质条件下岩溶地区桥梁桩基桩一岩受力特性进行了分析，提出了各力学模型的具体适用条件，并结合现场实体工程岩溶地质及几何条件对不同力学模型进行了对比分析。基于克拉夫特荷载传递理论，分别对不同力学模型下的岩溶地区桥梁桩基极限承载力特性进行了研究，提出了岩溶桩基极限承载力确定公式，并分析了不同嵌岩深度对岩溶地区桩基极限承载力的影响。应用实体工程对研究结论进行对比分析，结果显示：(1)不同力学模型所得出的桩基极限承载力值差别较大，准确勘察桩位岩溶地质条件，选择适合

4、现场桩基的力学模型是合理确定桩基极限承载力的关键；(2)在保证必要的嵌岩深度的条件下，岩溶地区桥梁桩基嵌岩深度应遵循“宜浅不宜深”的设计原则。在结合现场试验对理论成果验证分析的基础上，采用计算机仿真技术对岩溶地区桥梁桩基在荷载作用下的受力模式进行了模拟分析，并对不同溶洞几何特征对桩基承载特性的影响进行分析。结论表明：(1)岩溶地区桥梁桩基荷载作用下的受力特性及破坏模式同非岩溶地区桥梁桩基有很大不同，对其承载特性应专门分析并提出相应的设计方法；(2)溶洞高度对岩溶桩基承载特性影响不明显，溶洞跨度及溶洞顶板厚度对桩基极限承载力影响较大；(3)桩基极限承载力

5、随溶洞跨度的增大而减小，随溶洞顶板厚度的增加而增加，但两者的几何尺寸大于3倍桩径后影响不明显。最后，论文提出了岩溶地区桥梁桩基的设计方法。制定了岩溶桩基合理嵌岩深度、桩基极限承载力及容许沉降的确定方法，并对特殊条件下的岩溶桩基设计与施工方法提出了参考意见。关键词：岩溶地区桥梁桩基承载特性仿真分析设计方法AbstractThekarstiscommoninmanycasesofbridgeconstruction．Asthekarsttopographyisverycomplexandthepiles’propertiesinthemareinfluen

6、cedbymanyfactors，therearemanydivergentopinionsonthepile’sbearingpropertiesanddesignmethodsinkarstareas．Inpractice，itisusualtoregardthekarstspileastheconventionalrock．socketedpilesduringdesignandconstruction,andcheckthethicknessoftheaven’sroof-supporting．Sincetherearesomehollowsp

7、acesunderthebottomofpiles，whosecharacteristicisaffectedseriouslybythegroundwater,thebearingmechanismofthekarstspileobviouslydiffersfromtheconventionalrock-socketedpiles．Soitisapparentlyunreasonabletodesignandconstructkarstspileaccordingtotheconventionalrock-socketedpiles’theory．

8、Asaresult．itisnecessarytostudysystematicallythe