大面积堆载下桥梁桩基负摩阻力试验与数值分析.doc

大面积堆载下桥梁桩基负摩阻力试验与数值分析沿海地区主要通过吹填淤泥及泥沙进行围垦,由于吹填区域土质较差,淤泥软弱土层较厚,排水固结时间漫长,灵敏度高,强度低,在后期填土作用下,土体会产生很大的固结沉降,易对临近桥梁基础产生较大的负摩阻力,降低桩基承载力,增加桥梁的沉降。在沿海吹填及软土地区因桩基负摩阻力过大导致严重的工程事故时有发生,造成后期补救措施成本较高。目前,国内外对桩基在沿海吹填地区深厚软土地质条件下负摩阻力研究较少,特别是现场试验相关研究更少。所以,展开吹填区后期填土对桩基承载特性影响的研究,具有非常重要的理论意义和工程实用价值。本文结合台州湾大桥工程建设,在箬横段选取三根桩基进行大面积堆载下桥梁桩基负摩阻力试验,按照堆载方案要求堆载一定的面积和高度,模拟沿海吹填区域后期填上对桥梁桩基负摩阻力的影响,并结合不同理论方法计算进行对比分析。同时采用数值模拟手段,利用岩土通用软件FLAC3D模拟实际堆载尺寸、模拟不同堆载面积、模拟不同堆载高度,分析不同工况条件下对桥梁桩基负摩阻力的影响。主要内容和结论如下：(1)对台州湾大桥箬横段接线工程三根工程试桩进行平衡堆载,近似模拟后期大面积填土对桥梁桩基的影响。试验在桩中埋设钢筋计,测试出桩身内力,在桩顶及周围地表埋设沉降标,测试桩顶及地表的沉降大小。进行了为期三个月左右的长期观测,现场实测结果表明,堆载高度达到4m高度时,负摩阻力总和达到2687kN左右,中性点深度约为29.5m,且负摩阻力的发展是随时间而变化的,在实际工程中应充分考虑负摩阻力的影响。(2)利用Bjerrum建议方法、公路桥涵地基与基础规范法、美国Garlanger等人建议方法、日本建筑基础构造设计规准及层状土迭代法等理论计算方法计算桩基的负摩阻力,计算结果表明,规范法计算出的总负摩阻力比实测值偏大,Bjerrum建议方法计算结果与实测结果较接近,可作为本地区类似工程桩基负摩阻力设计,而其他方法计算结果与实测结果差异较大。(3)利用FLAC3D软件模拟后期填土对桥梁桩基的影响,考虑到实际堆载面积及堆载高度有限,本文模拟了不同堆载面积及不同堆载高度范围大小对桥梁桩基的影响。模拟堆载面积影响时,结果表明,当堆载面积较小时,堆载面积增加对桩基负摩阻力增加较明显；当堆载面积较大时,堆载面积增加对桩基沉降影响较显著,桩端沉降也很大,但总负摩阻力增长不明显。与较大面积堆载尺寸比较,现场堆载试验的尺寸面积明显存在局限性,产生的桩基负摩阻力以及中性点深度较小。模拟堆载高度影响时,结果表明,随着堆载高度的增加,桩基负摩阻力总和与桩基沉降出现非线性增长。