侯利鋒，劉 建

(長(zhǎng)沙理工大學(xué)土木與建筑學(xué)院)

1 群樁基礎(chǔ)的簡(jiǎn)化計(jì)算方法

為減少整體模型單元的劃分?jǐn)?shù)和簡(jiǎn)化計(jì)算，在計(jì)算連續(xù)剛構(gòu)橋時(shí)，用比擬桿件法，根據(jù)等效原理，將群樁模型簡(jiǎn)化。即根據(jù)等剛度原則將群樁等效為門(mén)形剛架，如圖1 所示，兩側(cè)立柱的底端均為固結(jié)、頂端的橫梁剛度為無(wú)窮大。

圖1 群樁基礎(chǔ)等代模型

2 計(jì)算實(shí)例

郴州山店江大橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋橋型布置為104.68 m+200 m +104.68 m，橋面總寬度24 m，按兩幅布置，主墩最大高度為127.5 m，另一墩高119.1 m。單幅箱梁頂部全寬12 m，底面全寬6.5 m。梁體采用1.8 次拋物線(xiàn)變截面分離矩形箱梁，梁高從跨中3.5 m 漸變到墩梁固結(jié)處的12 m;腹板厚度從跨中的0.50 m 漸變到墩梁固結(jié)處的0.90 m底板厚度從跨中0. 32 m 漸變到墩梁固結(jié)處的1.20 m，頂板厚度0.28 m;采用三項(xiàng)預(yù)應(yīng)力體系。主梁截面如圖1。梁樁基為12 根直徑250 cm 的鋼筋混凝土人工挖孔灌注樁，樁身為30 號(hào)混凝土，樁長(zhǎng)42 m。土體對(duì)樁身的抗力按照《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的“m”法計(jì)算。根據(jù)規(guī)范求得該橋樁基基礎(chǔ)各土層位置處的地基系數(shù)橋梁模型主要參數(shù)值:

深度5 m 內(nèi)，地質(zhì)條件:含碎石亞粘土(m=25 MN/m4)，K取125 MN/m3;深度20 m 內(nèi)，地質(zhì)條件:強(qiáng)風(fēng)化變質(zhì)砂巖(RC=5 MPa)，K 取2750 MN/m3;深度45 內(nèi)，地質(zhì)條件:中風(fēng)化變質(zhì)砂巖(RC=10 MPa)，K 取8875 MN/m3。

主梁混凝土為C60混凝土，彈性模量取3.6 ×104MPa，容重26.5 kN/m3，泊松比0.167;墩身混凝土為混凝土C55號(hào)，彈性模量取3. 55 × 104MPa，容重26. 5 kN/m3，泊松比:0.167;承臺(tái)、系梁混凝土C30號(hào)，彈性模量取3 ×104MPa;容重25 kN/m3;泊松比:0.167。

預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)的彈性模量取2.06 ×105MPa，抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1 860 MPa，張拉控制應(yīng)力為1 395 MPa，孔道摩察系數(shù)0.15，孔道偏差系數(shù)0.001 5，鋼筋松弛系數(shù)0.3，錨具變形6 mm。

經(jīng)Midas_civil2010 計(jì)算輸出結(jié)果為:

δQQ=3.896×10－8m/kN，δMQ=6.715×10－10rad/kN，δNN=1.065×10－8m/kN，δMM=1.61×10－10rad/kN。得立柱高度H=8.341 m，A=13.055 m2，I=22.295 8 m4，L= 16.055 m，進(jìn)一步換算為矩形截面時(shí)，he=4.527 m，be=2.883 m。

3 樁土效應(yīng)對(duì)大跨連續(xù)剛構(gòu)橋的受力影響

將考慮樁土效應(yīng)模型與未考慮樁土效應(yīng)模型分別計(jì)算，并比較主梁受力情況:長(zhǎng)期效應(yīng)組合:①1.2 永久荷載效應(yīng)值+1.0 長(zhǎng)期收縮徐變和②1.2 永久荷載效應(yīng)值+1.0 長(zhǎng)期收縮徐變+1.4 降溫20 ℃。主梁關(guān)鍵截面的關(guān)鍵截面的撓度、內(nèi)力如表1，表2。

表1 主梁關(guān)鍵節(jié)單元彎矩值比較

表2 主梁關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)豎向撓度值比較

從表1 對(duì)比分析，可知考慮樁土效應(yīng)后使高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋主梁撓度有所增加，但考慮溫度影響后，考慮樁土效應(yīng)比不考慮樁土效應(yīng)的下?lián)现翟黾颖容^大，在橋梁監(jiān)控中要考慮這一部分影響。從表2 知兩種組合在考慮樁土效應(yīng)后高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋主梁的負(fù)彎矩值有所降低，在墩頂有“削峰”的作用，改善結(jié)構(gòu)的受力。

4 結(jié) 論

(1)結(jié)合某大跨連續(xù)剛構(gòu)橋，采用Midas_civil2010 建模比較，考慮樁土效應(yīng)，主梁長(zhǎng)期受力有所改善，而且能更真實(shí)的反映橋梁在荷載作用下的變形。

(2)在溫度的作用下，高墩大跨剛構(gòu)橋的樁土效應(yīng)相當(dāng)明顯，在施工預(yù)拱度方面要加上這一影響值，以免影響成橋的線(xiàn)型。

(3)建議在設(shè)計(jì)大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋特別是矮墩剛構(gòu)橋時(shí)，將基礎(chǔ)設(shè)計(jì)成柔性基礎(chǔ)，以改善結(jié)構(gòu)的受力。

［1］ 萬(wàn)科峰.橋梁結(jié)構(gòu)分析中樁基的簡(jiǎn)化方法－樁基等代法［J］.中南公路工程，1990，(3).

［2］ 林至勝.樁土效應(yīng)對(duì)矮墩連續(xù)剛構(gòu)橋的受力分析影響［J］. 中國(guó)水運(yùn)，2008，(11).

［3］ 中華人民共和國(guó)交通部. 公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJ 024－85)［S］.北京:人民交通出版社，1985.