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黄土高边坡区域桥基临坡距影响及施工技术研究

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中国新技术新产品 2024年第23期 111-113页

作者：张琦尚丽君济宁市鸿翔公路勘察设计研究院有限公司济南分公司山东济南250000

本文基于某大桥实际工程,通过ABAQUS建立模型计算,研究了不同临坡距对边坡稳定性和桩-土接触状态的影响,结果表明,桥基临坡距小,在潜在滑动面内,会对滑体起阻挡作用。当超过一定距离,桥基对边坡稳定性无影响,在边坡极限状态下,临坡距过... 详细信息

本文基于某大桥实际工程,通过ABAQUS建立模型计算,研究了不同临坡距对边坡稳定性和桩-土接触状态的影响,结果表明,桥基临坡距小,在潜在滑动面内,会对滑体起阻挡作用。当超过一定距离,桥基对边坡稳定性无影响,在边坡极限状态下,临坡距过小,桥基与桩前土体脱离。临坡距较大,边坡稳定。临坡距对桩前、桩后土压力的峰值深度影响较大,在施工前,应该对天然边坡潜在滑动面位置进行试算,确定滑动面位置,选择合理临坡距,桥基选用钻孔灌注桩,浅层土干孔施工,深层土泥浆护壁钻孔的方式可保障施工安全。

关键词：黄土高边坡桥基临坡距数值模拟 ABAQUS

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斜坡地基附加应力分布规律模型试验及数值模拟

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岩土力学 2015年第S2期36卷 267-273页

作者：许锡昌陈善雄姜领发中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071

不少山区输电线路的铁塔基础都建在斜坡上,研究斜坡地基内附加应力的分布规律很有必要。采用室内模型试验和数值模拟相结合的方法,研究了临坡距对斜坡地基附加应力分布及扩散规律的影响。研究成果表明,当临坡距小于安全距离时,地基附加... 详细信息

不少山区输电线路的铁塔基础都建在斜坡上,研究斜坡地基内附加应力的分布规律很有必要。采用室内模型试验和数值模拟相结合的方法,研究了临坡距对斜坡地基附加应力分布及扩散规律的影响。研究成果表明,当临坡距小于安全距离时,地基附加应力随临坡距的增大而增大,并在基础两侧具有显著的非对称性;当临坡距超过安全距离时,附加应力逐渐趋于稳定,基本接近平面地基状态。传统的平面地基附加应力计算方法不适用于斜坡地基,当临坡距在0.3 m时,地基浅层附加应力接近平面地基条件的50%,说明斜坡对地基附加应力的影响十分显著。在小临坡距条件下地基附加应力较小,但对应的地基变形却较大,也说明传统的分层总和法不适于计算斜坡地基变形,否则将影响工程安全。在地基稳定性满足要求的前提下,建议最小临坡距不小于安全距离。

关键词：斜坡附加应力临坡距应力扩散非对称性

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黄土沟壑区桩基竖向承载力计算方法

长安大学学报（自然科学版） 2019年第1期39卷 99-106页

作者：段瑞芳王鼎韩军舵王晓明陕西交通职业技术学院公路与铁道工程学院陕西西安710018 日照市公路局山东日照276800 长安大学旧桥检测与加固技术交通行业重点实验室陕西西安710064 中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710075

为了控制道路建设成本和满足道路线形需要,黄土沟壑区修建的桥梁桩基多处于斜陡坡上,因其存在桩侧土的缺失效应和桩侧土压力的削弱效应,降低了桩基竖向承载力,从而导致采用现行规范计算黄土沟壑区桩基竖向极限承载力偏不安全问题。结合... 详细信息

为了控制道路建设成本和满足道路线形需要,黄土沟壑区修建的桥梁桩基多处于斜陡坡上,因其存在桩侧土的缺失效应和桩侧土压力的削弱效应,降低了桩基竖向承载力,从而导致采用现行规范计算黄土沟壑区桩基竖向极限承载力偏不安全问题。结合黄土沟壑区的土质特性和背景工程的桩型特征,根据斜陡坡桩基竖向承载机理,建立了考虑边坡系数与临坡距耦合作用的黄土沟壑区桩基竖向承载力计算模型。运用FLAC 3D有限差分计算软件,研究边坡土体缺失效应和削弱效应对斜陡坡地形桩基承载力的影响,并通过回归拟合方法,建立黄土沟壑地形竖向桩基承载力计算公式。研究结果表明:黄土沟壑地形对桩端摩阻力的影响可以忽略,但对于桩侧摩阻力的影响不容忽略;边坡系数和临坡距对桩基竖向承载力的影响成相互耦合关系,桩侧摩阻力随着临坡距和边坡系数的增加而增加,且桩侧摩阻力增加量越来越慢;临坡距为1d时(d为桩径),边坡系数从0.57增加到1.00时,桩侧极限摩阻力增加了91.6%,边坡系数从1.73增加到3.73时,桩侧极限摩阻力增加了22.2%;临坡距为10d时,边坡系数从0.57增加到1.00时,桩侧极限摩阻力增加了37.4%,当边坡系数从1.73增加到3.73时,桩侧极限摩阻力增加了18.3%。提出的桩基竖向承载力公式计算结果与数值模拟结果基本一致,可为同类桩基承载力计算提供参考。

关键词：桥梁工程斜陡坡竖向承载力边坡系数临坡距桩基黄土沟壑区

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黄土沟壑地形斜陡坡对桩基承载力的影响

长安大学学报（自然科学版） 2016年第6期36卷 62-68页

作者：栾娟郝宪武赵宝俊长安大学公路学院陕西西安710064 陕西省交通建设集团公司陕西西安710075

随着穿越中国西部山区等复杂地形的公路桥梁越来越多,黄土沟壑地形桥梁桩基受到较复杂外荷载作用的问题也越来越凸显,同时由于桩周土体缺失效应,桩侧土体呈现出不对称性,侧摩阻力在靠近坡面侧土体中很难得到有效发挥,从而降低了桩基的... 详细信息

随着穿越中国西部山区等复杂地形的公路桥梁越来越多,黄土沟壑地形桥梁桩基受到较复杂外荷载作用的问题也越来越凸显,同时由于桩周土体缺失效应,桩侧土体呈现出不对称性,侧摩阻力在靠近坡面侧土体中很难得到有效发挥,从而降低了桩基的竖向承载能力。结合西部黄土沟壑地形斜陡坡的工程地质特点,参考陕北黄土地区已建或在建桥梁工程项目的地勘资料,采用MIDAS FEA中桩土界面的接触分析进行有限元数值模拟,计算分析了黄土沟壑地形斜陡坡对桩基承载力的影响,总结了坡度、临坡距这2个主要因素对桩基极限承载力的影响规律。研究结果表明:桩基极限承载力与坡度呈反比例关系,坡度为30°时,桩基承载力较平坡桩基承载力下降了13.2%,桩侧摩阻力下降了18.3%,桩端阻力下降了2.3%;坡度为70°时,桩基承载力较平坡桩基承载力下降了46.7%,桩侧摩阻力下降了64.0%,桩端阻力下降了9.8%;随着临坡距的增加,桩端阻力变化微小,桩侧阻力增加明显,临坡距由D(桩基直径)增加至8D时,桩端阻力占极限承载力的比例由59%下降到49%,且基本保持稳定;而桩侧阻力在临坡距由D变为2D时,桩侧阻力增加了25%。在工程实践中,坡度因素不容忽视,研究结果可为相关地区桥梁桩基设计和施工提供参考。

关键词：桥梁工程桩基黄土沟壑坡度临坡距极限承载力

黄土山区冲沟地形对桥梁桩基有效桩长影响研究

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防灾减灾工程学报 2020年第4期40卷 614-622,672页

作者：王磊刘晓健刘志华杨国俊郭震山山西交通科学研究院集团有限公司桥梁工程防灾减灾山西省重点实验室山西太原030006 陕西省高速公路建设集团公司陕西西安710075 兰州理工大学防震减灾研究所甘肃兰州730050

为全面了解黄土山区冲沟地形对桥梁桩基有效长度的影响,在对山西省典型黄土山区桥梁下部全面调查的基础上,依据黄土地区现场桩基静载试验,应用FLAC3D建立黄土山区地形桥梁桩基有限差分模型,分析了不同坡度、临坡距、桩长变化对桩基有效... 详细信息

为全面了解黄土山区冲沟地形对桥梁桩基有效长度的影响,在对山西省典型黄土山区桥梁下部全面调查的基础上,依据黄土地区现场桩基静载试验,应用FLAC3D建立黄土山区地形桥梁桩基有限差分模型,分析了不同坡度、临坡距、桩长变化对桩基有效桩长的影响,揭示了桩基承载力、桩侧摩阻力、桩端阻力及有效桩长变化规律,并依据计算结果提出相关工程技术建议。研究结果表明:一定桩长时,斜坡坡度、临坡距变化对桩侧摩阻力产生不同程度影响,对桩端阻力影响不大;坡度越大,临坡距越小,桩侧摩阻力减小幅度越显著,最大为70.89%;坡度较小、临坡距较大时,增长桩长使桩侧摩阻力从95.99%提高至99.71%;桩侧摩阻力变化的根本原因是桩基有效长度发生改变,桩基有效桩长折减程度同斜坡坡度及桩基临坡距有关,与桩长无关;建立的桩基有效长度计算公式可为黄土山区冲沟地形条件桩基础设计提供技术借鉴。

关键词：黄土冲沟地形桥梁桩基有效桩长坡度临坡距

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冲刷作用下斜坡桩基竖向极限承载力评价方法

武汉理工大学学报（交通科学与工程版） 2019年第1期43卷 20-25页

作者：段瑞芳王鼎王晓明陕西交通职业技术学院西安710018 长安大学桥梁工程研究所西安710064

由于不能考虑土体冲刷对桩周土体初始应力的影响及随着冲刷深度的增加桩周土体压缩回弹效应的增强,简单地按高承台形式来考虑水流冲刷作用对桩基承载性状的影响是不够准确的.文中建立了考虑冲刷深度比率的冲刷作用下斜坡桩基竖向承载力... 详细信息

由于不能考虑土体冲刷对桩周土体初始应力的影响及随着冲刷深度的增加桩周土体压缩回弹效应的增强,简单地按高承台形式来考虑水流冲刷作用对桩基承载性状的影响是不够准确的.文中建立了考虑冲刷深度比率的冲刷作用下斜坡桩基竖向承载力评价模型.设计了10组数值模拟实验,采用FLAC3D弹塑性分析软件,分析了冲刷作用对桩端阻力与桩侧摩阻力的影响机理.采用非线性回归分析,建立了冲刷作用的影响系数函数;使用基于麦考特法的通用全局优化算法进行迭代计算,确定影响系数函数的参数,得到冲刷作用下斜坡桩基竖向极限承载力评价方法.

关键词：斜坡桩基竖向承载力边坡系数临坡距有限差分法 FLAC

黄土山区高陡边坡水毁对桥梁桩基安全影响研究

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公路工程 2019年第5期44卷 169-175页

作者：王磊韩之江刘晓健郝宪武刘志华山西省交通科学研究院桥梁工程防灾减灾山西省重点实验室山西太原030006 陕西省高速公路建设集团公司陕西西安710075 长安大学公路学院陕西西安710064

为全面了解黄土山区高陡边坡水毁对桥梁桩基安全的影响,在对山西省典型黄土山区4条高速、174座桥梁下部全面调查的基础上,依据黄土地区现场桩基静载试验,应用FLAC3D建立黄土山区高陡边坡地形桥梁桩基有限差分模型,分析了高陡边坡水毁崩... 详细信息

为全面了解黄土山区高陡边坡水毁对桥梁桩基安全的影响,在对山西省典型黄土山区4条高速、174座桥梁下部全面调查的基础上,依据黄土地区现场桩基静载试验,应用FLAC3D建立黄土山区高陡边坡地形桥梁桩基有限差分模型,分析了高陡边坡水毁崩塌对桩基承载特性的影响,揭示了桩基承载力、桩侧摩阻力、桩端阻力及有效桩长变化规律。研究表明:随着临坡距的减小,桩基承载力不同程度降低,临坡距越小,桩基承载力影响越大;桩基承载力降低主要是由于桩侧土体缺失导致桩侧摩阻力无法完全发挥,桩端阻力影响不大;临坡距越小,斜坡失效桩长越大,有效桩长变短;高陡边坡水毁显著改变了摩擦桩的承载特性,危及桥梁下部结构及运营安全。

关键词：黄土山区高陡边坡水毁桥梁桩基临坡距

山区风电临坡圆形基础倾覆失稳对坡体变形的影响

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科学技术与工程 2020年第28期20卷 11725-11729页

作者：李大勇梁昊张雨坤山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点试验室青岛266590 福州大学土木工程学院福州350108

山区风电塔架均修建于山区丘陵坡顶。若风电基础倾覆失稳,将对边坡稳定性造成影响。通过数值模拟方法,研究了临坡圆形基础倾覆失稳引起的边坡土体变形,讨论了基础直径、边坡角对坡体变形的影响。结果表明:坡面隆起随基础直径增大使坡面... 详细信息

山区风电塔架均修建于山区丘陵坡顶。若风电基础倾覆失稳,将对边坡稳定性造成影响。通过数值模拟方法,研究了临坡圆形基础倾覆失稳引起的边坡土体变形,讨论了基础直径、边坡角对坡体变形的影响。结果表明:坡面隆起随基础直径增大使坡面隆起量增大,随临坡距增大而减小,临坡距e/D=3(e为基础边缘距离边坡距离,D为基础直径)较e/D=5时最大隆起值增大了143%。此外,边坡角增大不仅使坡面隆起增加,而且边坡土体变形范围增大。讨论了基础转动点与基础临坡距离之间的关系,发现圆形基础的转动点位置随临坡距增加呈先上升后下降的趋势。

关键词：临坡圆形基础临坡距基础直径边坡角坡体变形数值模拟

黄土沟壑区高低墩梁式桥边坡稳定与桩基动力响应研究

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黄土沟壑区高低墩梁式桥边坡稳定与桩基动力响应研究

作者：张正琦长安大学

学位级别：硕士

受地形影响,中国黄土沟壑区常出现高低墩桥梁,桥墩墩高差异大,临坡地段桩基易发生有效桩长减小现象,综合导致桥梁动力特性的迥异;坡顶桩基-边坡系统响应和桩基临坡距密切相关,相比平地桩基受力复杂,现有规范中对坡顶桩基临坡距的说明依... 详细信息

受地形影响,中国黄土沟壑区常出现高低墩桥梁,桥墩墩高差异大,临坡地段桩基易发生有效桩长减小现象,综合导致桥梁动力特性的迥异;坡顶桩基-边坡系统响应和桩基临坡距密切相关,相比平地桩基受力复杂,现有规范中对坡顶桩基临坡距的说明依据不足;地震作用下,坡顶桩基桩土作用复杂,桩基受力更为不利。本文以某黄土沟壑区高速公路桥梁工程为依托,采用有限元方法分析高低墩连续梁桥动力特性差异性、临坡距对坡顶桩基-边坡系统的响应及稳定性、成桥后的桩基动力响应。主要工作内容如下:（1）为了探究山区高低墩梁桥动力特性差异的本质,利用MIDAS CIVIL建模软件对4种典型山区地形连续梁桥进行动力特性分析,比较各类高低墩梁桥动力特性的差异,分析因地形引起的墩高和有效桩长变化对高低墩连续梁桥动力特性的影响。黄土地区的地形变化直接影响墩高、有效桩长,主要影响桥墩的纵、横向抗推刚度和结构竖向振动,导致不同地形下高低墩桥梁自振频率、周期和各阶振型形状出现顺序不同,是造成沟壑区高低墩梁桥动力特性差异的本质原因。（2）针对某高速公路装配式桥梁桩基施工过程出现坡顶开裂、局部位移过大等问题,提出应考虑临坡距进行桩位设计。基于有限元软件ABAQUS与强度折减分析理论,研究了陡坡坡顶桩基-土的临坡距对边坡稳定、桩基受力性能的影响。桩基临坡距显著影响边坡的稳定性、土体变形和桩体受力,建议分析坡顶桩基临坡距时,应先找到桥址边坡的潜在滑动面,若坡顶桩基处于边坡滑动面内,桩基将发挥抗滑作用,被动加固边坡,此时应考虑桩基的抗滑设计,考虑到临坡距过小会对土体局部位移和桩土接触状态产生影响,桩基临坡距应保持一定距离。为我国建筑桩基技术规范中关于坡顶桩基临坡距的条文说明给出了说明依据。（3）为了解坡顶桩基在地震作用下的响应,运用有限元软件ABAQUS建立了无限元边界的坡顶桩基-土的二维动力分析模型,对比分析了水平地震作用下,桩前边坡坡度、桥梁上部结构质量对桩基动力响应的影响,得到不同参数下的墩顶位移、桩顶位移、桩身峰值土压力和峰值弯矩的变化规律。边坡坡度和上部结构质量不影响墩桩的位移时程变化走势,墩顶位移峰值、桩顶位移峰值、桩身峰值土压力和桩身峰值弯矩与边坡坡度、上部结构质量均呈正相关关系,边坡坡度对桩基动力响应影响更为显著。

关键词：高低墩连续梁桥桩土作用临坡距有限元分析动力特性