發(fā)布時(shí)間：2020-03-02 03:30

【摘要】：近年來河道無序采沙對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)安全帶來了很大隱患,針對(duì)橋下亂挖亂采河沙情況,以采用摩擦樁基礎(chǔ)的某高速公路連接線特大橋梁為研究對(duì)象,通過理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),開展橋下采沙對(duì)橋梁承載能力及安全的影響研究。研究結(jié)果表明:橋下挖沙導(dǎo)致了樁端土處承載力和單樁承載力顯著降低,而對(duì)墩柱下沉量、主梁跨中撓度和墩柱彎矩影響較小;試驗(yàn)車輛在橋上行駛時(shí),采沙橋墩墩頂豎向動(dòng)位移和縱向動(dòng)位移較未采沙橋墩有所增大,剎車則引起兩個(gè)方向動(dòng)位移顯著增大,遠(yuǎn)大于跑車試驗(yàn)數(shù)據(jù);過路汽車試驗(yàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)大于試驗(yàn)車數(shù)據(jù),過路車超載嚴(yán)重;試驗(yàn)車輛和過路車作用下主梁跨中動(dòng)撓度變化不明顯;車輛重量是影響墩頂豎向位移的主要因素,車輛剎車時(shí)的縱向制動(dòng)力是影響墩頂縱向位移的主要因素;橋上剎車和超載具有較大危害,需盡快采取限速、限重、加固等措施,避免橋上緊急制動(dòng)和水流沖刷,保證橋梁結(jié)構(gòu)安全。
【圖文】：

虐踩鄧褂謾?1橋梁概況某高速公路連接線橋梁跨越河流，全長(zhǎng)581m，上部結(jié)構(gòu)為23m×25m預(yù)應(yīng)力混凝土先簡(jiǎn)支后連續(xù)小箱梁，分為5聯(lián)，橫向布置4片梁，直線橋，橋面橫坡為2%單向坡;下部結(jié)構(gòu)為樁柱式墩臺(tái)，均采用灌注樁基礎(chǔ)，按摩擦樁設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)43m。設(shè)計(jì)荷載為公路一級(jí)，橋面寬度2×0.5m防撞護(hù)欄+凈－12m行車道，橋梁全寬13m。橋位處地基土由第四系中砂、粗砂礫砂及黏土構(gòu)成，樁端持力層為粗砂層。河流為典型的季節(jié)性河流，除汛期外，河道幾乎常年無水，設(shè)計(jì)洪水頻率1/100，一般沖刷深度3.9m，最大沖刷深度5.36m。圖1橋梁現(xiàn)場(chǎng)照片F(xiàn)ig.1Bridgescenephoto橋下存在亂采河沙現(xiàn)象，第15～21孔橋下挖沙現(xiàn)象最為嚴(yán)重，河床已比原始河床下挖了3.00～9.05m。第16#～21#墩部分樁基礎(chǔ)裸露在外，其中16#墩樁基露出9.05m，17#墩樁基露出8.1m，18#墩樁基露出4.86m，19#墩樁基露出2.3m，20#墩樁基露出7.0m，，對(duì)大橋橋墩基礎(chǔ)造成巨大影響。加之本條線路上超載車輛異常繁多，最大超載車輛重量達(dá)到100t以上，已經(jīng)嚴(yán)重危及大橋安全［15］。2數(shù)值模擬計(jì)算2.1計(jì)算參數(shù)各土層樁側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qik參照《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG063—2007)［1］取值和設(shè)計(jì)圖紙取值，采沙前后地基土層參數(shù)相同，通過對(duì)比的方法建立有限元模型來分析研究橋下采砂對(duì)墩梁承載力的影響，各土層樁側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值見表1。77

第1期陳樹禮，等:橋下采沙對(duì)橋梁受力及安全影響研究25m和4×25m，所以建模時(shí)建立兩聯(lián)整體模型，采用有限元軟件Midas/Civil建立空間有限元模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計(jì)算，有限元模型見圖2～圖5，其中箱梁之間橫梁和橋面接縫均采用剛接。表5水平向抗力系數(shù)的比例系數(shù)(單位:kN/m4)Tab.5Ｒatiocoefficientofhorizontalresistancecoefficient(unit:kN/m4)編號(hào)①②③④⑤⑥⑦⑧土層砂粗砂亞黏土粗砂礫砂粗砂黏土粗砂比例系數(shù)m140002000080002000030000200001200025000圖2考慮樁土作用的全橋有限元模型Fig.2Fullbridgefiniteelementmodelconsideringinterfaceeffectbetweenpilesandsoil圖3車道布置及橋梁細(xì)部結(jié)構(gòu)Fig.3Lanelayoutandbridgedetailstructure根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙確定車道位置，全橋共布置3個(gè)車道，活載取公路一級(jí)荷載(加載圖式見圖6)，加載時(shí)按最少一車道，最多三車道加載，程序自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多車道加載折減，恒載考慮梁體自重及二期恒載作用。圖4汽車荷載作用下最大反力圖(原設(shè)計(jì))Fig.4Maximumreactionundervehicleload(originaldesign)圖5墩柱在汽車荷載作用下最大彎矩圖(單位:kN·m)Fig.5Maximumbendingmomentofpiercolumnundervehicleload(unit:kN·m)計(jì)算在汽車荷載作用下，采沙后工況及原設(shè)計(jì)工況下梁體跨中最大豎向變形、墩頂下沉量、墩柱彎矩。汽車荷載作用下橋跨及墩柱部分參數(shù)計(jì)算值(最大值)見表6。圖6車道荷載加載圖式Fig.6Laneloadingpattern在公路一級(jí)汽車荷載作用下，采沙后樁身變化對(duì)墩柱受力、上部結(jié)構(gòu)受力、墩柱彎矩、自振頻率產(chǎn)生一定的影響，其中跨中豎向變形最大值增大6.2%，79

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