基于源汇法的钻孔桩施工对既有桥墩影响分析-朱建才

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1、基于源汇法的钻孔桩施工对既有桥墩影响分析121，2朱建才，朱剑锋，周群建徐日庆（1.浙江大学建筑设计研究院杭州3100122.浙江大学岩土工程研究所杭州310027）摘要：钱江新桥桥位距离旧桥桥址较近，因此其钻孔桩施工有可能对既有二桥桥墩和上部结构产生影响。假定土体为各向同性弹性体，利用Sagaseta（1987）提出的源汇法来对钻孔桩施工产生的土体位移进行研究，对计算成果进行分析，并与实测结果进行了比较。关键词：钻孔桩；施工；侧向变形；沉降；源汇法ABSTRACTBoredpileconstructionofthenewqiantangriv

2、erbridgemayhaveinfluenceonthesecondqiantangriverbridgepierbecauseoftheshort-distancebetweenthem.WiththeapplicationofimagemethodproposedbySagaseta(1987),thedisplacementscausedbytheconstructionofboredpilearededucedbysupposingthatthesoilisisotropicelasticbody.Thecalculationresu

3、ltsareanalyzed,andcomparedwiththemeasuredresults.Keywords:.boredpile;construction;lateraldisplacement;settlement;imagemethod0引言在建杭州钱江铁路新桥工程靠近钱江二桥，新老桥台间距约9.0m，新桥与二桥均为钻孔灌注桩基础，由于二者距离较近，在钻孔桩施工过程中，桩位处成孔，改变了土中的应力分布。钻孔周围土体产生位移可能引起既有二桥桩基础侧移倾斜，严重时会使基桩断裂，影响桥梁的正常使用，对结构的安全造成危害。钻孔桩施工会使周围

4、土体产生向钻孔内移动，这是个应力释放问题；目前相邻工程施工对既有建构[1-4][5]物影响的研究较多，而钻孔桩施工对相邻桥桩基础的研究较少，Sagaseta（1987）根据流体力学的基本原理，提出了一种可以模拟钻孔开挖的分析方法—源汇法，该方法理论推导严密，且能得到一个简单的解析计算公式，目前已被许多学者采用，本文采用此法来研究钻孔桩施工对既有二桥桥墩安全性的影响。1源汇法基本原理源汇法是由Sagaseta（1987）提出的，采用虚像技术考虑自由表面，得到初始各向同性、均匀弹性半空间中不可压缩土体的解析解，具体步骤如下。（1）先假定土体为无限体

5、，在真实源的作用下，在原地面位置产生正应力σ0与剪应力τ0，在无限体内产生位移场和应力场；στ（2）在地面以上对应源的位置，再假定镜像汇的作用下，在原地面位置产生正应力-0与剪应力0。在源与汇的作用下，可以抵消地表面实际上不存在的法向应力；τ（3）在源与汇的作用下，假定地面上有一与0方向相反、大小为其2倍的切向应力作用，求出该应力在地面与以下各点产生的位移场，源与汇作用下的单桩示意图见图1；（4）以上三步产生的位移之和即为实际问题的位移解答。2009年增刊第2期工程勘察GeotechnicalInvestigation&Surveying563

6、半径aL地面XOLR2YR1P(X,Y,Z)Z图1.源与汇作用下的单桩示意图根据以上基本原理，可以推导出开挖桩周围土体的位移公式如下：2az1⎛⎞+−LzLS=−⎜⎟−x4xy22+⎝⎠RR21(1)2az1⎛⎞+−LzLS=−⎜⎟−y4xy22+⎝⎠RR21(2)2a⎛⎞11S=−⎜⎟−z4⎝⎠R12R(3)其中2221/2RxyzL=++−[()]1(4)2221/2RxyzL=+++[()]2(5)2基本假定1假设土体为无限体，在无限空间土体介质中，在真实源作用下，无限体内的位移场利用上述公式解答；2求在地表面以上对应于真实源的镜像源作用

7、下无限体内某点的水平位移；3求在地表面以上对应于真实源负的镜像(汇)作用下无限土体中某点的竖向位移；4求在真实源和对应源共同作用下某点的水平位移；求在真实源和对应汇共同作用下某点的竖向位移；5在2、3、4步的基础上沿着桩轴线进行累加得到钻孔桩位移场。3计算模型为便于计算，将土体假定为各向同性的半无限空间弹性体，以拟开挖桩为原点，建立如图2和图3所示的坐标系，为分析钻孔施工对周围土体的影响，现选取图4所示的直线l上的点作为计算参考点，直线l与X轴平行，其上所有点的Y坐标均为-1.95m。拟开挖桩桩长L为63m，直径为2.5m。564工程勘察Geo

8、technicalInvestigation&Surveying2009年增刊第2期计算选取点所在直线l拟开挖桩3.2m1.95mO1.25mX2.5