路桥衔接段桩基参数的敏感性分析.pdf

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1、第3期(总第146期)2010年6月寺圄千丛z靠No．3(SerialNo．146)CHINAMUNICIPALENGINEERINGJun．2010路桥衔接段桩基参数的敏感性分析陆峥嵘(上海林同炎李国豪土建工程咨询有限公司．上海200092)摘要：桥头跳车已经成为目前非常普遍的道路危害。特别是东部沿海地区．软土分布广泛．桥台台背回填处会引发沉降突变。以往采取的加固措施更多的是解决表层不均匀沉降．注蕈控制绝对沉降．而忽视了衔接段副一般路段的平稳过渡，采用有限差分软件FLAC研究了路桥衔接段复合地基桩基加同的效果。得到了桩长、桩间距等桩基参数对路基水平位移、沉降、不均匀沉降、桩侧摩阻力和桩土应力

2、比的敏感性，为路桥衔接段的桩基设计提供一定的依据和参考。关键词：道路；路桥衔接段；软土路基；有限差分法(FLAC)；不均匀沉降：桩基中图分类号：U416．1文献标识码：A文章编号：1004—4655(2010)03—0004-03引起路桥衔接段不均匀沉降的原因主要有：地基土质不良造成的沉降：台背填料压缩引起路基沉降：刚柔突变引起沉陷跳车：土体的同结和次同结加剧沉降差异等。通常处理方法主要包括：提高台后填土的压实度；设置桥头搭板：使用土工材料等．但是这类方法只能解决表层路堤的沉降问题．而沿海地区软土层埋藏深、厚度大。这类方法无法从根本上解决软土地基沉降引起的桥头跳车。本文通过有限差分软件FLAC

3、，着重研究桩长、桩间距等桩基参数对路基变形的敏感性。1数值模型模拟段的地基土层大体分为4层：第1层为路堤填土层。层厚3m；第2层为黏土层，层厚5m；第3层为淤泥层。层厚20．0m：第4层为10m的粉质黏土层。土体参数如表l所示。软土层通过桩基来提高整个地基的承载力并减小土层的压缩性。本文计算不考虑桩径的影响．取桩径为500mm。表1土体参数地层路堤填土黏土层淤泥层粉质黏士层厚度／m3．O5．020．O10．O重度，l【N．m--319．217．516．9饱和重度，

4、‘N·ln-320．218．517．9快剪c，I【Pa31．515．39．312．5快剪西，(o)11．05D2163．5同结快剪

5、，(o)16．110．18．910．3竖向同结系数／em2．s—IO．0016O．0050．00lO．00l9选取有限差分软件FLAC5．0作为模拟程序。由于不需形成总体刚度矩阵，占用的内存小，特别适合非收稿日期：2010-02—284线性问题、大变形问题和物理不稳定问题．同时还有多种材料模型供选择．因此在岩土工程领域得到广泛的应用。模拟计算中．没有施加地下水位．不考虑地下水渗流固结．并且在路堤表面施)I【120kPa的均布荷载来模拟路面材料和车辆荷载。进行分析时．本模型符合以下假定：1)路堤和地基土体均采用Mohr-Coulomb弹塑性本构模型．土体参数列于表l。2)计算模型为对称结构．以路

6、堤中心线为轴。取一半进行计算。3)边界条件为地基底面固定约束．地基宽度外侧水平向约束。4)地基和路堤中的初始应力场由地基土的自重形成，并将初始位移回位归零。5)地基、底基层、基层、面层等结合面处治较好，接触状态为完全连续。不发生相对滑移和脱离。6)地基和地基加同区内土体认为是均质各向同性弹塑性体。计算时。先对地基进行应力平衡．以模拟地基在先期已经完成固结．再进行位移清零。在结构单元方面，选取桩(Pile)单元。桩单元是在每个节点处具有那个自由度(两个位移。一个转动)的二维单元。对于桩单元的结构被当作一种没有轴向屈服的线弹性材料．通过剪切和法向的连接弹簧来实现FLAC网格中的相互作用。这种连接弹

7、簧是非线性结点．通过它使得桩单元结点与网格点之间传递力和运动。法向连接弹簧特性包括模拟反向荷载以及在桩和岩土介质网格之间形成的间隙。法向连接弹簧基本上是用来模拟桩周介质对桩的挤压效果。根据实际条件，计算时，，轴方向垂直向上．戈轴方向为右．原点取在左下角点中圄千放王张陆峥嵘：路桥衔接段桩基参数的敏感性分析2010年第3期处。模型采用FLAC程序的基本单元网格四边形单元进行精密网格剖分，范围：45×28=l260个单元。2计算结果进行桩基处理。可提高地基的抗变形能力．减小地基的不均匀沉降，特别是路桥衔接段．不能一味地注重控制绝对沉降．而须针对不同区域．通过设计不同类型、不同长度的桩基．达到桥台至一

8、般路段的平稳过渡。本文着重研究不同工况下．桩体参数的敏感性分析．包括不同桩长和不同间距。主要计算结果包括：竖向及水平位移、不均匀沉降等。2．1桩长的影响本次数值模拟选取了桩长L为10、15、20、25m情况下，不同桩间距(S)的桩长对地表变形、桩土受力的影响，桩体模量取10GPa。1．0m桩间距下不同桩长对地表沉降的影响见图1。可以看出：随着桩长的增加。地表沉降随之减小。在未加固时，地表最大沉降达