对桥梁桩基加固设计计算研究

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1、对桥梁桩基加固设计计算研究　　摘要：自改革开放以来，我国经济得到了快速发展，这在一定程度上带动了交通业的发展，各类公路、桥梁工程随之不断增多。然而，由于某些原因的影响，使得我国早期兴建的桥梁结构安全性和稳定性都相对较差，特别是桩基础结构的桥梁问题更为明显。为了进一步提高桥梁结构的整体稳定性，必须对存在问题的桥梁桩基础进行加固处理。基于此点，笔者对桥梁桩基础的加固设计进行了计算分析，并着重介绍了十字承台在桥梁加固设计计算中的应用。关键词：桩基；十字承台；加固；桥梁中图分类号：TU473.1文献标识码：A文章编号：引言某公路部分桥墩出现沉降

2、异常情况，结合监控和检测报告的分析及结论，需对该桥墩进行加固。经现场调查，该桥墩横向一侧是地方道路，为不占用地方道路，可对该桥墩加灌注桩或包盖梁的方案进行加固。根据施工难度和造价对比，最终选择十字形承台加固方案进行加固。十字形承台平面布置见图1。图1十字形承台平面布置6十字形承台作为墩柱与桩柱之间的传力构件，其本身的受力已经对该种加固方案起到了决定作用，如何对十字承台进行计算成为一问题。但国内外对此的研究相对比较少，多认为经过承台的传力后，各桩基的桩顶反力相同，但事实上各桩基与柱的距离以及截面刚度的影响将会造成桩基的桩顶反力有所差异，甚

3、至是很大的差异。除此之外，也有按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中第8.5条对承台进行受力配筋分析的，但该种计算主要还是针对方形承台，对于这种十字变截面的承台，还有待考虑。承台作为高跨比、宽跨比较大的构件，在计算上，总界于Mindlin板和空间梁之间。若用板计算，不仅计算过程复杂，而且由于较大的高跨比影响会对模拟计算造成较大的误差；若用梁单元计算，虽然计算简便了，但又忽略了承台作为板的受力特性。所以本文为充分考虑十字承台的受力特性，运用了ABAQUS对某具体承台进行三维实体建模，并结合MIDAS空间梁单元和平面梁单元模型与

4、之对比，并提出简化梁计算方法，以满足工程精度的要求。荷载计算2.1新建承台恒载设计值：十字形承台横向宽度250cm，纵向宽度220cm，高度为250cm，十字相交处倒角50cm×50cm。2.2上部结构恒载：6桥墩处上部结构为30m预应力T梁，先简直后结构连续，跨径组合为4×30m，桥宽15.75m，桥面净宽14.75m。主梁间距2.25m，顶宽2.2m，梁高1.72m，现浇湿接缝0.3m，横桥向共6道，墩柱间距6.6m。上部结构恒载(自重)标准值计算如下：一片T梁：中梁19.7m3，边梁19.4m3；横隔板：6.7m3；现浇部分+沥青

5、铺装：(0.08×2.35+0.18×2.6)×14.75×30=290.3t；两侧防撞栏：0.37×2×30=22.2m3；故上部结构恒载标准值为(5×19.7+2×19.4+6.7+22.2)×2.6+290.3=722.42t。上部结构活载标准值计算如下：单车道(考虑冲击力)活载标准值为104.5t；（计算略）上部活载标准值为104.5×4×0.67=280.06t；2.3下部结构恒载：盖梁自重为78t；柱高10m，方柱截面长1.5m，宽1.0m；单柱自重为10×1×1.5×2.6=39t；2.4单柱荷载标准值：恒荷载桩顶力标准值

6、：活荷载桩顶力标准值：280.06×0.655＝183.44t6单柱设计值：，取7840KN。承台的建模分析3.1三维实体建模：图2ABAQUS的实体建模如图2所示为ABAQUS的实体模型，为进行保守计算，忽略原桩基的受力，其中的单元是六面体的二次完全积分单元。从图中可知，中间两根桩基的桩顶力为4293KN，两根边桩的桩顶反力为3548KN。由于在建模时考虑了桩与承台的固结效应，桩顶还会有弯矩出现，其最大值为边桩的342.7KNm，其值非常小，可以忽略不计，认为桩基为轴心受压构件。3.2十字梁单元的空间建模：图3十字梁单元的迈达斯的空间

7、模型如图3所示为十字梁单元的迈达斯的空间模型，14.15m的横向梁横截面尺寸为2.5m×2.5m，6.2m的纵向梁横截面尺寸为2.2m×2.5m。在墩柱传来的7840KN的作用下，各桩基的桩顶反力如图4所示。从图中可知，中间两根桩基的桩顶力为4570KN，两根边桩的桩顶反力为3269KN。图4十字梁单元模型桩基的各桩顶力结果对比分析6将以上各模型的计算结果汇总于表1中。其中三维的实体模型充分考虑了十字承台的各受力性能，可以认为其计算的桩顶反力是精确解，空间梁单元和平面梁单元是对其的某种程度上的计算简化。从表中可知，梁单元模型中间桩基的桩

8、顶反力偏大，边桩基偏小，这是由于梁单元模型的桩基被模拟成一刚度无限大一般支承，实际的桩基是一弹性的小偏心受压构件，这就造成了墩柱传来的力向中间部分集中。特别是平面梁单元模型，完全忽略了横梁的下挠模拟成一刚性