软基地质条件下桥梁桥台研究与设计

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1、92桥梁结构城市道桥与防洪2013年5月第5期软基地质条件下桥梁桥台研究与设计敬大德(中国市政工程西南设计研究院，四川成都610081)摘要：在软土地基上修建桥梁时，由于桥台背后填土的作用，软土地基会发生朝台前的水平塑性流动，导致桥台侧移；同时，如果软基先期沉降未完成，在荷载作用下地基土产生沉降。该文分析了软基桥台病害产生机理、分布规律，并提出工程中的有效控制措施，以供同行在桥梁工程设计过程中借鉴和应用。关键词：桥台侧移；沉降；负摩阻力；刚度中图分类号：U443．21文献标识码：B文章编号：1009—7716(2013)05—0092—03(2)伸缩缝装置破坏和接缝宽度不够，使伸缩1

2、概述机能受阻；当移动量过大时梁端与台背紧贴，严重软土地基主要是指天然含水量较高、压缩性时导致背墙破坏或梁端局部压碎。大、抗剪强度低的细粒土，或由空隙率大的有机质(3)桥头跳车。对于软基桥梁来说，由于桥梁与泥炭松砂组成的土层。在软土地基上修建桥梁时，路堤在完工后的沉降不同，桩基础桥台完工后沉降在桥台背后填土的作用下，地基会发生向桥台前较小，而台后高路堤完工后沉降较大，从而出现桥的水平塑性流动。填土越高，这种作用越明显。软头跳车现象，影响桥梁的使用功能。基的这种水平移动将对桥台和桩身产生很大的附根据土的蠕变原理，在一定偏应力，r作用下，加水平荷载，该荷载将导致桥台产生向前的水平软弱土将产

3、生蠕变。偏应力水平愈高，软土的蠕变速位移，这种现象叫做软土地基的侧移，也叫做桥台率愈大。一旦偏应力高于软土的屈服极限(长期强前移。同时，如果软基处理和预压得时间不够，先度一r)，软土将不停地产生加速蠕变，直到最后破期沉降未完成，软土地基在荷载作用下孔隙水逐坏，如图1所示。而桥台背后填土高度一般都比较步排出，地基土的体积相应减小和压缩，从而引起高，所以，桥台区域的软土地基将承受着较高的偏沉降，使桥台下沉；并且对桩基础会产生负摩阻应力作用，从而产生蠕变。因此，即使稳定系数较力，影响到桥梁的安全使用。高的软基桥台，由于其下卧软土层的蠕动滑移，也有产生较大前移的可能，并威胁桥梁结构的安全。2

4、研究软基桥台侧移的必要性破坏在桥梁建设实践中，因桥台下沉或前移导致桥梁破坏的事例较多。比如江苏省205国道与305省道淮安境内的道路扩建改造工程中对全部桥梁进行了质量调查与检测，发现有十余座桥梁的桥台终止明显倾斜或下部出现垂直裂缝，伸缩缝破坏或完全闭合的现象普遍存在，情况严重的梁端已局部压曲甚至开裂l11。其主要原因均为软土地基发生了图1软土的蠕变特性曲线图较大侧向位移。沿海其它省份在公路建设项目中，3桥台侧移计算理论研究桥台出现质量病害的情况也时有发生。有的桥台通车几年后就不能使用，需要花很多时间和经费对软基条件下桥台的研究包括实验研究和理处理，给公路桥梁正常使用和养护带来极为不利

5、论研究。国内外许多学者做了现场实验和室内模型的影响。实验研究，并取得了一定的成果。软基桥台与台后桥台前移和下沉引起的桥梁上部结构破坏，主路堤填土的相互作用属于典型的被动桩问题。魏汝要有以下几种情况：龙曾在《桩基工程手册》l4l一书中将被动桩与土体(1)支座和墩台支承面破坏。相互作用问题的研究方法归结为五类。基于此，本文将软基桥台侧移问题的计算方法进行了总结。收稿日期：2012—06—293．1经验方法作者简介：敬大德(1981一)，男，四川成都人，工程师，从事桥梁工程设计工作。HeymanandBoersma[、DeBeer[都曾在现场观2013年5月第5期城市道桥与防洪桥梁结构93

6、测资料的基础上，对于土体侧向运动下桩基所受挤压力提出过计算方法。由于这些方法纯属经验性的，有些简化假设显然不合理，因此计算值与实测值有较大差距。3．2塑性变形理论Tomioho首先做出以下假定：(1)随着滑动土体的位移增长，作用于桩上的侧向压力从零开始逐渐增大，直到桩周土体破坏时达到极限值；盘桩地I应五h。土生应出土曲盔垩挝挂(2)假定土体已经滑动，而滑动面上的抗剪强度尚未降低；图2桩的受力示意图(3)桩周土体为塑性体；3．4有限元法(4)桩为刚性材料。在被动桩问题中，由于必须将桩土体系当作然后根据桩周土的塑性变形状态，推导出作整体考虑，而且土体本构关系和边界条件都很复用于抗滑桩上的

7、侧向土压力的计算公式。这种方杂，因此有限元法在这一领域获得了广泛的应用。法经过以后几年的逐步改进，形成了一套比较实4软基桥台防治措施与设计用的设计方法。3．3地基反力系数法针对上述软基上的桥台存在和可能发生的病当桩位于产生水平运动的软土层时，桩与土害，工程技术人员采取了各种各样的工程措施进之间出现的水平压力将使桩产生弯矩和挠曲变行防治。有一些措施经实践检验证明是可行的，本形。PouIos建议根据桩一土位移协调原理进行求解文将这些措施进行了总结和分类。(见图