国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

新建框架-土石組合海堤對(duì)跨海橋梁基礎(chǔ)影響分析

2022-11-03 03:16:26胡祥森沈旭東
工程建設(shè)與設(shè)計(jì) 2022年19期
關(guān)鍵詞:海堤土石樁基

胡祥森,沈旭東

(浙江數(shù)智交院科技股份有限公司,杭州310030)

1 引言

浙江沿海地區(qū)土地資源緊張,灘涂區(qū)圍墾是開(kāi)發(fā)土地面積的有效辦法。 隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展,跨海橋梁日益增多,圍墾海堤與橋梁交叉的情況時(shí)有發(fā)生。 沿海灘涂表層的軟土力學(xué)性質(zhì)差,軟土層深厚,在其上新建的常規(guī)土石海堤沉降量大,最終沉降可達(dá)2 m 以上,且沉降穩(wěn)定期長(zhǎng);在沉降尚未完全穩(wěn)定之前修建公路, 將對(duì)橋梁下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重的擠推效應(yīng),跨海工程的建設(shè)需要擱置,進(jìn)而影響整個(gè)區(qū)域路網(wǎng)的謀劃。

浙江省三門灣大橋在寧海三門灣海域與規(guī)劃三山涂圍墾海塘工程存在兩處垂直交叉,建設(shè)工程重疊,兩個(gè)省市重點(diǎn)工程面臨“二選一”的局面。

近年來(lái), 針對(duì)圍墾工程對(duì)橋梁樁基的影響國(guó)內(nèi)已開(kāi)展了一些研究,但國(guó)內(nèi)的研究重點(diǎn)側(cè)重于海堤平行公路的情況,公路垂直上跨海堤的情況鮮有研究[1]。本文以三門灣大橋和三山涂圍墾工程交叉段為研究對(duì)象,介紹了研究采用的框架-土石組合海堤, 并針對(duì)框架海堤的采用長(zhǎng)度進(jìn)行了彈塑性空間有限元參數(shù)分析,隨后研究了施工順序、堤頂車輛荷載對(duì)橋梁樁基的影響。 本文對(duì)建成后的橋梁位移進(jìn)行了定期觀測(cè),將實(shí)測(cè)結(jié)果和理論分析成果進(jìn)行了對(duì)比。

2 工程概況

三門灣大橋非通航孔引橋與三山涂圍墾垂直交叉處采用跨徑40 m 的整孔預(yù)制-梁上運(yùn)架混凝土箱梁, 圍堤兩側(cè)單幅橋墩樁基采用六樁群樁基礎(chǔ),摩擦樁,設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為84.5 m,單樁樁頂設(shè)計(jì)值約為1 000t[2],橋梁下部構(gòu)造見(jiàn)圖1。三山涂圍墾工程位于三門灣海域內(nèi)側(cè), 其中三山涂片海堤總長(zhǎng)23.6 km,呈“U”形布置,海堤兩次下穿三門灣大橋非通航孔橋,其一般土石海堤斷面見(jiàn)圖2。

圖1 橋梁下部設(shè)計(jì)圖(單位:cm)

圖2 一般土石海堤典型斷面圖

考慮到一般土石海堤沉降較大(總沉降量一般在2~3 m),橋梁樁基允許沉降量較小(一般在厘米量級(jí)),如果兩個(gè)工程交叉施工, 土石海堤結(jié)構(gòu)將對(duì)跨海大橋樁基產(chǎn)生難以克服的負(fù)摩阻力和橫向擠推力。 因此,三山涂圍墾工程創(chuàng)新性地提出了雙排長(zhǎng)短密排樁基礎(chǔ)的框架海堤結(jié)構(gòu)(其斷面見(jiàn)圖3),通過(guò)框架結(jié)構(gòu)的采用大幅降低了海堤自重, 并將框架結(jié)構(gòu)的豎向力通過(guò)密排樁傳遞至深層土, 同時(shí)框架海堤基底土體采用水泥攪拌樁加固,承受閉氣土和拋石重量[3]??蚣?土石組合海堤由框架海堤段、漸變段、土石海堤段組成,在不大幅增加造價(jià)的前提下有效控制了對(duì)橋梁的影響。

圖3 交叉段框架海堤典型斷面

3 基于F L A C 3D 軟件有限元分析的關(guān)鍵問(wèn)題

本文橋梁結(jié)構(gòu)和框架-土石組合海堤的非線性影響,采用有限元軟件FLAC 3D 進(jìn)行模擬。 地基土體和海堤均采用實(shí)體單元模擬,橋梁樁基與承臺(tái)采用各向同性理想彈性模型,地基土體采用摩爾庫(kù)侖理想彈塑性本構(gòu)模型, 樁土結(jié)構(gòu)采用接觸單元連接,對(duì)關(guān)鍵的力學(xué)參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換[4]。

3.1 土體體積模量與剪切模量

FLAC 3D 中彈性材料模型須定義兩個(gè)參數(shù): 體積模量K與剪切模量G。 由于工程地質(zhì)資料中僅給出土層壓縮模量Es、泊松比μ 等參數(shù),因此,要通過(guò)一定的換算才能得到數(shù)值模型中需要的體積模量K 與剪切模量G 參數(shù)值。體積模量K、剪切模量G 與彈性模量E、泊松比μ 之間具有如式(1)和式(2)所示關(guān)系[5]:

壓縮模量Es、泊松比μ 與彈性模量E 之間滿足式(3)關(guān)系:

3.2 樁土接觸彈簧模擬

橋梁樁基與地基土體之間采用接觸單元連接。 模型分析中,接觸單元法向彈簧剛度kn與切向彈簧剛度ks取接觸面相鄰區(qū)域“最硬”土層等效剛度的10 倍[6]。

式中,Δzmin為接觸面法向方向上連接區(qū)域上的最小尺寸。

實(shí)際工程中常用的灌注樁樁土接觸界面比較粗糙,接觸面的摩擦性比較好,因此,對(duì)于灌注樁樁土接觸面,其摩擦角φj與黏聚力cj可以取與樁基相接處土層摩擦角φ、 黏聚力c的0.8 倍左右。

4 框架-土石組合海堤影響分析

4.1 模型建立

計(jì)算中假定海堤一次加載,只考慮海堤的整體作用。 由于結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性,橋梁樁基深84.5 m,斷面寬320 m,對(duì)框架海堤長(zhǎng)度進(jìn)行參數(shù)分析, 流體力學(xué)邊界條件為四周及底部為不透水邊界, 地表面為自由透水面; 力學(xué)邊界條件為四周滑動(dòng)支持,底部固結(jié)[7]。 計(jì)算模型見(jiàn)圖4。

圖4 垂直段海堤模型

4.2 計(jì)算工況

常規(guī)土石海堤堤身范圍內(nèi)豎向位移達(dá)2 m 以上, 框架式海堤由于自重輕、 斷面小, 自重重力能通過(guò)樁基礎(chǔ)傳至深層土,對(duì)兩側(cè)橋樁的影響小,但其造價(jià)高昂。 因此,綜合考慮擠壓效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)性,框架-土石組合海堤中框架段的長(zhǎng)度和橋樁力學(xué)反應(yīng)是計(jì)算分析的重點(diǎn)。 本文選取了6 種框架段長(zhǎng)度分別為距離橋梁中心線0 m、50 m、100 m、150 m、200 m、250 m,研究框架段長(zhǎng)度對(duì)橋梁樁基變形和受力的影響。 施工時(shí)序均按海堤施工完3 個(gè)月后施工橋梁樁基考慮。

4.3 計(jì)算結(jié)果

根據(jù)有限元分析, 樁身最大位移和最大拉應(yīng)力隨著框架海堤長(zhǎng)度增長(zhǎng)急劇下降,如表1 所示。 當(dāng)采用常規(guī)土石海堤情況下,樁頂?shù)娜蛭灰凭_(dá)到了10 cm 以上,其中縱向位移達(dá)27 cm,沉降達(dá)10.6 cm,僅海堤引起的最大拉應(yīng)力達(dá)7.65 MPa,均大幅超出了橋梁樁基常規(guī)設(shè)計(jì)允許值; 當(dāng)框架海堤長(zhǎng)度增加至100 m 后,樁頂三向位移和最大拉應(yīng)力迅速下降,縱向位移為2.3 cm,橫向位移為2.1 cm,沉降為3.2 cm,最大拉應(yīng)力為1.54 MPa,其結(jié)果見(jiàn)圖5;隨著框架段長(zhǎng)度進(jìn)一步增加,位移和應(yīng)力緩慢下降,增加至250 m 時(shí),樁身拉應(yīng)力消失,最大位移為4 mm,變化趨于穩(wěn)定。

圖5 100 m 長(zhǎng)框架海堤時(shí)樁基位移、應(yīng)力

表1 海堤與橋梁距離對(duì)橋梁樁基的影響

針對(duì)背景工程的計(jì)算情況, 可以認(rèn)為框架海堤長(zhǎng)度超過(guò)250 m 后,對(duì)后建橋梁的影響基本可以不予考慮;在充分考慮橋梁受力富裕度及增加施工間隔期的前提下, 框架海堤長(zhǎng)度可以進(jìn)一步縮短。

5 海堤沉降的影響因素分析

5.1 施工順序影響

本文對(duì)橋梁樁基先施工, 半年后再施工框架-土石組合海堤進(jìn)行了分析,框架海堤長(zhǎng)度取250 m。 計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖6,橋梁跨徑為40 m 時(shí),橋梁樁基的最大位移為113.5 mm,最大拉應(yīng)力為3.03 MPa;橋梁跨徑增大到160 m 時(shí),樁基的最大位移仍有39 mm, 均超出加拿大基礎(chǔ)工程手冊(cè)規(guī)范和日本道橋示方書不超過(guò)1%D(即18 mm)的要求。綜上所述,建議海堤應(yīng)先期施工。

圖6 后建框架海堤樁基位移(單位:m)

5.2 堤頂車輛荷載對(duì)橋樁的影響

交叉段海堤和橋梁建成后, 由于圍墾區(qū)的開(kāi)發(fā)、 管理營(yíng)運(yùn),框架-土石組合海堤堤頂需通行施工和管理車輛。 本文采用總重60 t 的標(biāo)準(zhǔn)重車進(jìn)行驗(yàn)算,采用兩種形式施加荷載,分別為車輛荷載間距30 m 以及車輛荷載間距100 m 兩種加載方式,汽車沖擊系數(shù)取1.1,加載方式見(jiàn)圖7~圖9。

圖7 加載標(biāo)準(zhǔn)車輛(單位:m)

圖9 車輛間距100 m 加載衛(wèi)視圖(單位:m)

計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。計(jì)算表明,兩個(gè)行車工況下,對(duì)海堤和樁基的影響均可以忽略。

表2 行車對(duì)海堤、橋樁的影響

6 橋樁沉降位移監(jiān)測(cè)

圖8 車輛間距30 m 加載衛(wèi)視圖(單位:m)

三山涂圍墾工程框架-土石組合海堤段已施工完畢,為節(jié)約工程造價(jià),最終橋軸兩側(cè)各采用了150 m 的框架段,并設(shè)置了約30 m 的框架-土石過(guò)渡段。交叉段海堤施工周期約12 個(gè)月,間隔3 個(gè)月后橋梁樁基施工,1 個(gè)月完成樁基、承臺(tái)施工。橋梁下部結(jié)構(gòu)施工完成后,對(duì)海堤兩側(cè)的橋墩進(jìn)行了測(cè)量,測(cè)量成果表明橋梁承臺(tái)中心處最大沉降4 mm,順橋向位移6.3 mm,橫橋向位移3.1 mm,結(jié)構(gòu)位移滿足要求,與理論計(jì)算相符性較好。

7 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合寧波三山涂圍墾海堤和三門灣大橋交叉的實(shí)際工程, 介紹了有獨(dú)創(chuàng)性的適用于深厚淤泥地基上的雙排長(zhǎng)短密排樁基礎(chǔ)的框架肋板結(jié)構(gòu)海堤結(jié)構(gòu), 框架海堤與常規(guī)土石海堤結(jié)合,為兩個(gè)項(xiàng)目的成功奠定了基礎(chǔ)。 研究了框架海堤不同長(zhǎng)度的取值對(duì)橋樁的不同影響,分析了變換海堤、橋梁樁基施工順序的可行性及后期營(yíng)運(yùn)荷載對(duì)海堤和橋梁的影響,實(shí)測(cè)結(jié)果表明框架-土石海堤控制住了同期建設(shè)橋梁的擠土效應(yīng),有限元分析成果與實(shí)測(cè)基本一致,證明了理論分析的可行性,主要的結(jié)論如下:

1)當(dāng)采用常規(guī)土石海堤情況下,跨徑40 m 的橋梁樁基樁頂?shù)娜蛭灰凭_(dá)到了10 cm 以上, 僅海堤引起的最大拉應(yīng)力達(dá)到7.65 MPa,大幅超出了橋梁樁基常規(guī)設(shè)計(jì)允許值。

2)在施工順序方案選擇上,如果橋梁樁基先行施工,即使采用兩側(cè)各250 m 的框架海堤,樁基變形仍不滿足要求,故應(yīng)先施工框架海堤。

3)框架-土石組合海堤先施工,后建橋梁,框架海堤長(zhǎng)度越長(zhǎng),橋梁樁基的三向位移越小。 當(dāng)框架海堤長(zhǎng)度超過(guò)150 m后,樁頂水平位移可以控制在1 cm 左右,豎向位移為2 cm 左右,滿足水平位移不超過(guò)1%D 的控制標(biāo)準(zhǔn),豎向位移也可以采用工程措施加以控制。 本項(xiàng)目結(jié)合安全性和經(jīng)濟(jì)性,最終按橋軸兩側(cè)各設(shè)置150 m 框架海堤實(shí)施。

4)對(duì)堤頂后期營(yíng)運(yùn)荷載影響進(jìn)行了分析,標(biāo)準(zhǔn)車重按60 t,間距分別按30 m 及100 m 滿布考慮,結(jié)果表明,不同間距下海堤沉降量、橋梁的水平位移和沉降均滿足要求,堤頂?shù)缆返男熊嚭奢d對(duì)海堤、橋梁的影響較小。

猜你喜歡
海堤土石樁基
強(qiáng)風(fēng)化地層上土石圍堰的截流結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工
『綠色海堤』扮美『飛地漁村』
紅土地(2019年10期)2019-10-30 03:35:10
市政道路高填方區(qū)域土石混填技術(shù)研究
樁基托換在鄂爾多斯大道橋擴(kuò)建工程中的應(yīng)用
水位驟降條件下海堤滲流及穩(wěn)定性分析——以寶安區(qū)西海堤為例
讓橋梁樁基病害“一覽無(wú)余”
不同水環(huán)境下土石混填地基水平推剪試驗(yàn)研究
基于風(fēng)潮聯(lián)合概率分布的海堤設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)分析
海堤地基加固處理方案比選及設(shè)計(jì)
樁土滑移對(duì)樁基臨界荷載影響
404 Not Found

404 Not Found


nginx
科尔| 汝州市| 沙雅县| 淮北市| 怀来县| 申扎县| 万安县| 镇江市| 富平县| 昌图县| 柳州市| 称多县| 郴州市| 久治县| 汾阳市| 高邮市| 谢通门县| 嘉祥县| 泸溪县| 喜德县| 桓仁| 富蕴县| 阿拉善右旗| 会泽县| 海南省| 繁昌县| 二手房| 吴忠市| 平安县| 舞阳县| 万荣县| 珠海市| 天津市| 德庆县| 博湖县| 海宁市| 黄石市| 日喀则市| 湘西| 中西区| 芷江|