桩土效应对矮墩刚构连续组合梁桥的受力影响分析_杨美良.pdf

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1、第３２卷第５期中外公路１１２２０１２年１０月文章编号：１６７１－２５７９（２０１２）０５－０１１２－０３桩土效应对矮墩刚构连续组合梁桥的受力影响分析杨美良１，李振华１，钟扬２（１．长沙理工大学土木与建筑学院，湖南长沙４１０００４；２．中南林业科技大学）摘要：矮墩刚构－连续组合梁桥群桩基础直接影响桥梁下部结构的抗推刚度，考虑桩土作用是建立分析模型的难点。该文采用刚度等代原理模拟桩土效应，建立了整体计算模型，分析了桩土效应及其对矮墩刚构－连续组合梁桥的受力影响，提出了改善矮主墩连续刚构结构受力的措施。关键词：矮墩；刚构－连续组合梁桥；桩土效应；受力分析

2、１前言２群桩基础的简化计算模型大跨预应力连续刚构桥以其受力合理、行车舒适、２．１等代结构模型施工简便、造价经济等优势得到了迅速发展。刚构桥为减少整体模型单元划分数和简化计算，建立整一般适用于高墩结构，利用高墩的柔度来适应结构由体计算模型前，先应用平面杆系有限元程序，按照实际预加力、混凝土徐变、收缩和温度变化所引起的纵向位建立群桩基础模型，分别计算出单位竖向轴力Ｎ珡＝１、移，使结构受力合理。但对于多跨连续刚构桥，随着联单位水平剪力Ｑ珚＝１和单位弯矩Ｍ珨＝１作用时，实际结长的加大，边主墩距主梁顺桥向水平位移零点的距离构承台顶面产生的位移值δＮＮ、δＱＱ

3、、δＭＱ、δＭＭ和δＱＭ。加大，在最不利荷载作用下，墩顶将产生很大的顺桥向土体对桩身的抗力按照ＪＴＪ０２４－８５《公路桥涵地基水平和转角位移，墩身剪力和弯矩将迅速增大，同时产与基础设计规范》中的“ｍ”法计算。生不可忽视的附加弯矩，致使刚构方案无法成立。目根据实际群桩基础结构与等代结构刚度相等的原前常采用在结构上将边主墩墩身与主梁的固结约束予则，建立如图１所示的等代结构模型。它由等代高度以解除而代之以支座，这样结构就变成刚构－连续组为ｈｅ、弹性模量为Ｅ≈∞的矩形截面柱和其底端设置合梁体系，边主墩墩身及基础的受力问题得以解决。的３个弹簧支承构成，其中竖

4、直向弹簧支承的刚度为但实际工程当中，由于受到设计线形标高、地质、水文ｋｖ、水平向弹簧支承的刚度为ｋｕ、扭转弹簧支承刚度为条件的限制，需要把墩身修建矮一些，变成矮墩刚构－ｋθ。连续组合梁桥，矮墩具有较大的抗推刚度，导致主墩墩N身内力过大，强度验算难以通过。为了减小矮墩的抗MQ推刚度，可采用柔性桩基，使墩具有较小的抗推刚度。NM为求解矮墩刚构－连续组合梁桥的真实变形与内Qeh力，合理地研究该体系的受力性能，计算分析时必须考ku虑桩－土－结构的相互作用即群桩的柔性。该文运用kθkv有限元软件建立某特大桥主桥的仿真计算模型，重点等代结构分析群桩基础的桩土效

5、应及其对矮墩刚构－连续组合实际群桩基础梁桥的受力影响。图１群桩基础的简化计算模型收稿日期：２０１２－０２－２５基金项目：交通运输部京珠复线长沙至湘潭高速公路两型科技示范工程项目（编号：ＣＸＫＪＳＦ０１０８）作者简介：杨美良，女，博士，教授．Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎｇｍｅｉｌｉａｎｇ＠１６３．ｃｏｍ２０１２年第５期杨美良，等：桩土效应对矮墩刚构连续组合梁桥的受力影响分析１１３由于等代结构矩形截面柱的弹性模量Ｅ接近无的水平位移和转角；δＮＮ为单位竖向轴力Ｎ珡＝１作用在穷大，所以矩形截面柱的长、宽可以任意假定，但是其承台顶面中心时，该点产生的竖向位移。顶面必

6、须与实际承台顶面的高程齐平。３仿真计算分析２．２等代结构参数计算δＭＱ３．１工程概况立柱高度：ｈｅ＝δＭＭ某特大桥主桥为矮墩刚构－连续组合梁桥（图水平弹簧支承刚度：ｋδＭＭ２），跨径布置为７５＋５×１３０＋７５ｍ，桥面总宽为３１．５ｕ＝（δ·δ·δ）ＱＱＭＭ－δＭＱＭＱｍ。上部结构分左右幅布置，每幅均为单箱单室箱梁１竖直弹簧支承刚度：ｋｖ＝截面，墩顶梁高８．０ｍ，跨中梁高３．０ｍ，其间按１．８次δＮＮ抛物线变化。箱梁顶板宽１５．２５ｍ，底板宽８．２５ｍ，１扭转弹簧支承刚度：ｋθ＝δＭＭ悬臂３．５ｍ。腹板厚度由箱梁根部的６０ｃｍ变化至跨式中：δＱＱ、

7、δＭＱ分别为单位水平力Ｑ珚＝１作用在承台顶中的５０ｃｍ，顶板厚度２８ｃｍ。底板厚度由箱梁根部面中心时，该点产生的水平位移和转角；δＱＭ、δＭＭ分别１００ｃｍ变化至跨中２８ｃｍ，其间按二次抛物线变化。为单位弯矩Ｍ珨＝１作用在承台顶面中心时，该点产生箱梁采用Ｃ５５预应力混凝土、三向预应力体系。75130130130130130757722主1主2主3主4主5主6图２主桥桥型布置示意图（单位：ｃｍ）下部结构主墩为群桩基础，主１、主２、主５、主６３．３整体计算模型号墩与主梁之间设支座；主３、主４号墩与主梁固结且采用迈达斯软件建立桥梁有限元模型，全桥共划为矮

8、墩；每个承台下设置６根钻孔灌注桩，纵桥向布两分３００个节点，２９８个单元，其中主梁单元２３９个，全排，每排布３根，桩基按摩