围堰对桥下桩基力学特性影响的数值分析.pdf

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1、第9卷第5期铁道科学与工程学报Vo1．9NO．52012年10月JOURNALOFRAILWAYSCIENCEANDENGINEERINGOct．2012围堰对桥下桩基力学特性影响的数值分析徐庆国。王星华(中南大学土木工程学院，湖南长沙410075)摘要：结合具体工程，采用Flac3D软件对筑坝围堰作用下邻近桥下桩基受力特性进行模拟分析。分别研究桩顶荷载施加前后基桩的受力情况，以及随着土体固结时间的推移和围堰荷载的改变、基桩受力性状的变化。分析结果为类似工程的设计施工提供参考依据。关键词：筑坝围堰；固结；桩基；受力特性；数值分析中图分类号：TU473文献标志码

2、：A文章编号：1672—7029(2012)05—0042—04ThenumericalanalysisofmechanicalcharacteristicsofpilefoundationforthecoferdamXUQing—guo，WANGXing-hua(SchoolofCivilEngineering，CentralSouthUniversity，Changsha410083，China)Abstract：Basedonthespecificprojects，FLAC3Dwasusedtosimulatethepilestresscharacter

3、undertheactionofthedamscofferdam．Thestressofthefoundationpilewasanalyzedunderloadandwithouttheloadrespective—ly，andwiththepassageofthetimesoilconsolidation，thechangeoftheloadandthechangesofthestresswerealsoanalyzed．Theresultscanprovidethedesignandconstructionofsimilarprojectswithref

4、erence．Keywords：cofferdam；consolidation；pilefoundation；mechanicalcharacteristics；numericalanalysis目前，一些铁路桥、公路桥通过一些水位线较澄湖水源保护区。图1所示为筑坝围堰的示意图。低的湖区时，墩下桩基础的施工通常采用筑坝围根据勘察报告，水下主要为几层性质不同的粉质粘堰。筑坝围堰会引起地面的下沉，同时也会对邻近土层。承台宽度10．5m，桩长55．5m，桩径1．0m，群桩基础的变形和受力产生较大影响。杨敏¨平面布置方式如图2所示。等采用二维有限元对堆载作用下邻近桩基

5、的变形特性进行了数值分析。但是，考虑地基土固结时间的情况下，邻近桥下群桩基础的受力特性的研究并．L型。崖不多见。本文以京沪铁路阳澄湖桥段为例，考虑围60J3～4}叫l0j8,0Il船]0l34}6O堰固结时间，利用Flac3D软件对围堰作用下邻近群桩基础的受力特性进行数值分析，研究桩基在不图1筑坝围堰示意图同工况的受力特性，以便为工程的设计和施工提供依据，也为类似工程分析提供参考。为消除边界条件对计算结果的影响，模型边界1模型的建立要足够的远，计算模型见图3，长度方向取104m，宽度取74．8m，竖向深度取80m。围堰底宽15m，高本项目为沪高速铁路丹阳至昆山

6、特大桥阳澄4m，湖水水深3m，不建立湖水和围堰的实体模型，湖桥段，大桥在DK1226～DK1263区间通过了阳其荷载以均布荷载的形式施加于湖水区和围堰区，收稿日期：2012—05—10基金项目：中交股份科技研究开发计划项目(2008一zjkj一02一E)作者简介：徐庆国(1987一)，男，山东泰安人，硕士研究生，从事岩土工程研究第5期徐庆国，等：围堰对桥下桩基力学特性影响的数值分析43等效荷载为60kPa，两侧围堰边缘距离承台边界分2个式子确定。可以采用常规三轴压缩试验确别为6．75m和3．75m。约束模型4个侧面上的水定，也可由式(1)中第3式确定J。土体主

7、要物理平位移，约束模型底面各个方『向位移引；假_设-一围堰底部力学指标见表1。为不透水边界，用freePP定义渗流力作用下该边界AA=l-Fd一，K，M～=(L1)孔压的变化状态，湖水区表面为透水边界，孔压不~变，根据水头高度用fixpp定义此边界的孔压。式中：C为压缩指数；C为回弹指数，一般取(1／5～1／3)C，本文取1／3。承台采用shell单元模拟，长10．5m，宽6．8m，高2m，=25kN／m。，E=30GPa，=0．2；桩基为摩擦性桩，采用桩结构单元pile模拟，桩一土之间的摩擦和接触采用剪切连接弹簧和法向连接弹簧来模拟，计算参数见表2，l一．i

8、考虑到土体的固结，数值计算时需要打开渗