不同類型樁基支撐的整體橋力學(xué)性能
發(fā)布時間：2021-06-15 13:52
以福建永春縣上坂大橋作為工程背景建立了全橋有限元模型,通過實橋靜載、動載試驗對模型進(jìn)行驗證,并在整體式橋臺下分別設(shè)置了矩形樁、圓形樁、預(yù)應(yīng)力高強混凝土（PHC）管樁、鋼管樁、H型鋼樁、工型超高性能混凝土（UHPC）樁和工型UHPC-矩形變截面樁,研究了整體橋采用不同類型樁基時對其整體力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:有限元模型的計算基頻較實測值減小了5.5%,第1階模態(tài)均為橫向側(cè)飄,主梁在汽車偏載和中載作用下出現(xiàn)的豎向撓度與實測撓度較吻合,驗證了有限元模型的合理性;隨著整體溫度的升高,不同類型樁基支撐的整體橋主梁和樁基最大正、負(fù)彎矩和剪力隨之增大,主梁豎向撓度隨之減小,梁端水平位移也呈現(xiàn)明顯的增長趨勢,但在相同溫度荷載作用下,整體式橋臺下設(shè)置不同類型樁基對梁端水平位移的影響很小;樁身顯著變形區(qū)主要出現(xiàn)在0～6.4D（D為樁徑）埋深處,在更大埋深處基本可忽略,表現(xiàn)出了柔性樁的變形性能;隨著變截面樁的上部UHPC樁段抗彎剛度的增大,主梁最大正、負(fù)彎矩與樁身最大彎矩均顯著增大,樁頂水平變形顯著減小;隨著上部UHPC樁段長度的增加,主梁最大正、負(fù)彎矩與樁身最大彎矩先呈現(xiàn)明顯的增長趨勢,而后趨于穩(wěn)定,樁...
【文章來源】：建筑科學(xué)與工程學(xué)報. 2020,37(05)北大核心
【文章頁數(shù)】：10 頁
【部分圖文】：
上坂大橋(單位:cm)
圖1 上坂大橋(單位:cm)表1 各類型樁基截面特性Tab.1 Section Characteristics of Some Types of Pile Foundations 樁基類型 抗壓強度設(shè)計值/MPa 截面面積/104 mm2 截面強度/105 kN 弱軸向受力寬度/mm 縱橋向抗彎剛度/(107 N·m4) 矩形樁 14.30 35.00 50.05 700 21.90 圓形樁 14.30 35.05 50.12 668 29.30 PHC管樁 35.90 14.03 50.37 700 26.70 鋼管樁 215.00 2.34 50.31 700 28.60 H型鋼樁 215.00 2.34 50.31 700 6.01 工型UHPC樁 54.35 9.18 49.89 700 4.96 變截面樁 54.35 9.18 49.89 700 4.96
采用MIDAS/Civil軟件建立上坂大橋全橋有限元模型,見圖3。主梁采用梁格法建模,T梁、橋臺、矩形樁與橋墩均采用桿系梁單元模擬,T梁之間的橫向連接采用虛擬橫梁模擬。墩頂主梁支座為板式橡膠支座,通過彈性連接模擬。主梁、橋臺及其樁基之間均采用固接。橋臺樁底埋入中風(fēng)化巖層不少于2.0 m,橋墩擴大基礎(chǔ)埋入中風(fēng)化巖層不少于1.5 m,故樁底與墩底均采用固接。橋面鋪裝采用板單元模擬,模型中同時考慮了其自重的荷載作用和對結(jié)構(gòu)剛度的貢獻(xiàn)。全橋有限元模型共計791個單元和619個節(jié)點。模型中考慮了結(jié)構(gòu)-土相互作用,包括樁-土和橋臺-土相互作用。原橋樁基周圍采用擴孔形式填入松散砂性土,樁側(cè)土采用線性土彈簧進(jìn)行模擬,從樁頂往下12 m部分以0.5 m為間隔進(jìn)行單元劃分,隨后樁最底部單元以0.6 m為間隔。土彈簧剛度和樁基計算寬度b0采用現(xiàn)行的《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(JTG 3363—2019)[27]中的m法進(jìn)行計算,且砂土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m值取為15 000 kN·m-4,圓形樁的計算寬度b0取1.352 m,PHC管樁和鋼管樁的計算寬度b0取1.395 m,其余樁的計算寬度b0取1.550 m。臺后土壓力采用靜止土壓力和僅受壓的非線性土彈簧(溫升時按被動土壓力計算,溫降時按主動土壓力計算)進(jìn)行模擬,靜止土壓力與受壓彈簧剛度計算可參見文獻(xiàn)[28],[29]。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]均勻溫度下多跨半剛接整體橋受力性能[J]. 許震,羅小燁,陳寶春,黃福云. 福州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2019(05)
[2]墩梁半剛性連接的鋼-混組合梁整體橋設(shè)計[J]. 吳慶雄,劉鈺薇,江越勝,黃育凡,陳寶春. 橋梁建設(shè). 2019(01)
[3]中國無伸縮縫橋梁應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展對策[J]. 陳寶春,付毳,莊一舟,Bruno Briseghella. 中外公路. 2018(01)
[4]采用UHPC-RC階梯樁的整體橋試設(shè)計[J]. 陳寶春,陳國棟,蘇家戰(zhàn),林上順,薛俊青,TABATABAI Habib. 建筑科學(xué)與工程學(xué)報. 2018(01)
[5]PHC管樁-土相互作用受力性能擬靜力試驗[J]. 莊一舟,黃福云,錢海敏,熊錚暉. 中國公路學(xué)報. 2017(04)
[6]中國第一座超高性能混凝土（UHPC）拱橋的設(shè)計與施工[J]. 陳寶春,黃卿維,王遠(yuǎn)洋,郭斌,羅霞,江世好. 中外公路. 2016(01)
[7]超高性能混凝土研究綜述[J]. 陳寶春,季韜,黃卿維,吳懷中,丁慶軍,詹穎雯. 建筑科學(xué)與工程學(xué)報. 2014(03)
碩士論文
[1]整體橋H型UHPC樁基本結(jié)構(gòu)受壓性能試驗研究[D]. 戴沂新.福州大學(xué) 2018
本文編號：3231176
【文章來源】：建筑科學(xué)與工程學(xué)報. 2020,37(05)北大核心
【文章頁數(shù)】：10 頁
【部分圖文】：
上坂大橋(單位:cm)
圖1 上坂大橋(單位:cm)表1 各類型樁基截面特性Tab.1 Section Characteristics of Some Types of Pile Foundations 樁基類型 抗壓強度設(shè)計值/MPa 截面面積/104 mm2 截面強度/105 kN 弱軸向受力寬度/mm 縱橋向抗彎剛度/(107 N·m4) 矩形樁 14.30 35.00 50.05 700 21.90 圓形樁 14.30 35.05 50.12 668 29.30 PHC管樁 35.90 14.03 50.37 700 26.70 鋼管樁 215.00 2.34 50.31 700 28.60 H型鋼樁 215.00 2.34 50.31 700 6.01 工型UHPC樁 54.35 9.18 49.89 700 4.96 變截面樁 54.35 9.18 49.89 700 4.96
采用MIDAS/Civil軟件建立上坂大橋全橋有限元模型,見圖3。主梁采用梁格法建模,T梁、橋臺、矩形樁與橋墩均采用桿系梁單元模擬,T梁之間的橫向連接采用虛擬橫梁模擬。墩頂主梁支座為板式橡膠支座,通過彈性連接模擬。主梁、橋臺及其樁基之間均采用固接。橋臺樁底埋入中風(fēng)化巖層不少于2.0 m,橋墩擴大基礎(chǔ)埋入中風(fēng)化巖層不少于1.5 m,故樁底與墩底均采用固接。橋面鋪裝采用板單元模擬,模型中同時考慮了其自重的荷載作用和對結(jié)構(gòu)剛度的貢獻(xiàn)。全橋有限元模型共計791個單元和619個節(jié)點。模型中考慮了結(jié)構(gòu)-土相互作用,包括樁-土和橋臺-土相互作用。原橋樁基周圍采用擴孔形式填入松散砂性土,樁側(cè)土采用線性土彈簧進(jìn)行模擬,從樁頂往下12 m部分以0.5 m為間隔進(jìn)行單元劃分,隨后樁最底部單元以0.6 m為間隔。土彈簧剛度和樁基計算寬度b0采用現(xiàn)行的《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(JTG 3363—2019)[27]中的m法進(jìn)行計算,且砂土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m值取為15 000 kN·m-4,圓形樁的計算寬度b0取1.352 m,PHC管樁和鋼管樁的計算寬度b0取1.395 m,其余樁的計算寬度b0取1.550 m。臺后土壓力采用靜止土壓力和僅受壓的非線性土彈簧(溫升時按被動土壓力計算,溫降時按主動土壓力計算)進(jìn)行模擬,靜止土壓力與受壓彈簧剛度計算可參見文獻(xiàn)[28],[29]。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]均勻溫度下多跨半剛接整體橋受力性能[J]. 許震,羅小燁,陳寶春,黃福云. 福州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2019(05)
[2]墩梁半剛性連接的鋼-混組合梁整體橋設(shè)計[J]. 吳慶雄,劉鈺薇,江越勝,黃育凡,陳寶春. 橋梁建設(shè). 2019(01)
[3]中國無伸縮縫橋梁應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展對策[J]. 陳寶春,付毳,莊一舟,Bruno Briseghella. 中外公路. 2018(01)
[4]采用UHPC-RC階梯樁的整體橋試設(shè)計[J]. 陳寶春,陳國棟,蘇家戰(zhàn),林上順,薛俊青,TABATABAI Habib. 建筑科學(xué)與工程學(xué)報. 2018(01)
[5]PHC管樁-土相互作用受力性能擬靜力試驗[J]. 莊一舟,黃福云,錢海敏,熊錚暉. 中國公路學(xué)報. 2017(04)
[6]中國第一座超高性能混凝土（UHPC）拱橋的設(shè)計與施工[J]. 陳寶春,黃卿維,王遠(yuǎn)洋,郭斌,羅霞,江世好. 中外公路. 2016(01)
[7]超高性能混凝土研究綜述[J]. 陳寶春,季韜,黃卿維,吳懷中,丁慶軍,詹穎雯. 建筑科學(xué)與工程學(xué)報. 2014(03)
碩士論文
[1]整體橋H型UHPC樁基本結(jié)構(gòu)受壓性能試驗研究[D]. 戴沂新.福州大學(xué) 2018
本文編號：3231176
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