閉合型地下連續(xù)墻橋梁基礎承載機理研究.pdf

1、閉合型地下連續(xù)墻（以下簡稱閉合墻）整體剛度大，承載能力高，作為一種新型的橋梁基礎，不僅具有良好的豎向承載性能，而且還具有很好的水平承載特性。然而，由于墻內(nèi)土芯受力變形十分復雜，基礎承載性狀的影響因素眾多，到目前為止，對閉合墻橋梁基礎的承載機理這一問題尚未得到很好的解決。為此，本文結合交通部西部交通科技項目，采用現(xiàn)場荷載試驗、數(shù)值計算和理論分析的方法對單室閉合墻基礎的荷載傳遞機理及其承載性狀進行了系統(tǒng)的分析和研究。主要研究內(nèi)容和成果如下：

2、 （1）通過閉合墻現(xiàn)場豎向載荷試驗，對黃土層中閉合墻的荷載—沉降特性、墻身軸力與墻側摩阻力的發(fā)揮性狀、墻側摩阻力和端阻力荷載分擔比的變化規(guī)律進行了分析。結果表明：閉合墻具有端承摩擦墻的特性；豎向承載力由墻側摩阻力和端阻力共同承擔；側摩阻力和端阻力的發(fā)揮取決于墻周土性參數(shù)的變化及墻土之間相對位移量的大小。 （2）考慮墻內(nèi)土芯的承載作用，通過數(shù)值計算和分析，對豎向荷載作用下閉合墻基礎的荷載傳遞機理，墻身內(nèi)、外側摩阻力的發(fā)揮機

3、制，以及各荷載分量及其荷載分擔比隨墻頂荷載變化的分布規(guī)律等進行了研究；并探討了墻身截面形狀及尺寸、土體物理力學特性等因素對閉合墻承載性狀的影響。 （3）研究了墻端附近墻內(nèi)土芯的受力變形規(guī)律。采用土拱理論，基于平面應變假定，確定了土拱的合理拱軸線為二次拋物線形式，并對土拱的最不利受力截面位置、土拱出現(xiàn)及保持穩(wěn)定的條件進行了詳細探討。指出：存在于土芯端部附近范圍內(nèi)的“應力鍋狀拱”效應有利于墻身內(nèi)側摩阻力及端阻力的發(fā)揮。 （4

4、）通過水平荷載作用下閉合墻基礎的三維數(shù)值計算，研究了閉合墻基礎的水平受力變形破壞特征，以及墻身變位、內(nèi)力及墻側地基橫向土抗力變化的分布規(guī)律。并探討了不同加載方向下矩形閉合墻基礎其水平屈服強度的方向性。 （5）斜向荷載作用下閉合墻基礎的承載機理與單一的豎向或水平向荷載分別作用情況不同，其受力變形特征包括了豎向或水平向荷載單獨作用下的各種可能情況。數(shù)值計算表明：斜向荷載作用下閉合墻基礎的極限承載力與墻頂荷載的傾斜程度及墻身側摩阻力的

5、發(fā)揮性狀有關；其極限承載力應綜合考慮地基土體的豎向承載能力、基礎上部結構允許的位移量、地基橫向土抗力、墻身材料強度特性等方面的要求。 （6）利用荷載傳遞法，推導出了閉合墻豎向荷載—沉降關系的彈塑性半解析公式，并求得了任意截面墻身軸力及墻身側摩阻力計算表達式。通過計算分析，表明此公式能較好的分析豎向荷載作用下閉合墻基礎的荷載傳遞機理及其承載性狀。 （7）基于地基系數(shù)m法，按照彈性地基上有限長梁的方法，建立了地基橫向土抗力、