软土地区桥头过渡段下隔板-桩复合地基工作特性研究

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软土地基上易发的桥头跳车问题为公路桥梁正常营运带来极为不利的影响。本文以温州深厚软土地区一已建桥梁桥头跳车处治问题为背景,提出了使用下隔板-桩复合基础处治路桥之间差异沉降的新方法,桩板复合基础可以提高地基承载力,减少沉降,而且通过变刚度的桩排布设计,使差异性沉降按照规律协调过渡。本文对依托工程现场下隔板-桩复合基础处治效果进行监测,另通过有限元模拟分析桩板受力特性,以及基于软土蠕变效应的工后长期沉降预测,取得主要成果如下:(1)通过对桥头路段进行沉降、土压力和枕梁钢筋应力监测,发现随着距桥头距离增加和时间发展,沉降逐渐增加,土压力逐渐增大,枕梁受力逐渐减小。在公路营运200天时,在距桥头5m、10m、15m处的工后沉降分别为6mm、15mm、18mm,说明下隔板-桩复合地基不但能有效减小沉降,并且可以使沉降协调过渡。(2)通过有限元建模对下隔板-桩复合基础进行受力分析发现,桩的受力情况较好,两排桩侧摩阻力都呈“单峰型”分布,但第一排桩侧摩阻力大于第二排桩。下隔板整体受力较好,且板固定端的应力集中水平仅为深层搭板方法的1/3。说明桩板复合基础结构更加稳定,能较好地处理上部荷载。(3)通过考虑深厚软土地区的软土蠕变效应,对下隔板-桩复合基础使用软土蠕变模型参数进行敏感性分析,了解了软土蠕变模型各参数的取值变化对桥头路表沉降的影响,同时辨识确定了关键影响因素。考虑参数变化对长期沉降影响较大,另通过蒙特卡洛法和响应面法对蠕变模型参数进行了参数反演校准,结果表明响应面法能更快、更准确地校准参数。基于校准后的参数对桥头路基进行长期沉降预测,预测结果表明,在道路营运10年时,工后最大沉降达到36.36mm,桥头路段前6m的纵向坡度为0.31%,能满足设计要求。结合上述研究所得到结论,下隔板-桩复合地基可为今后桥头路基设计、维修等工程提供参考,有效地控制工后沉降,可以减少后期养护费用和提升交通建设服务质量,有较好地经济效益和社会效益。
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