苟联盟[1]2000年在《大型沉井基础与地基土共同作用研究》文中研究指明土木建筑工程中上部结构理论较为成熟，建在软土地基上的建筑物的质量和安全事故主要因地基问题引发，而地基土的压缩，大型基础的变形变位及稳定性，均与土的固结有关。目前，工程数值计算中，对土固结的有限元分析大多停留在二维固结理论解法或叁维固结理论的平面解法上。 本文从“真叁维固结理论”即比奥固结理论出发，采用邓肯-张E～μ模型和无厚度的古德曼（Goodman）接触面单元编制了叁维非线性有限元程序实用程序Biot2000，并结合润扬长江公路大桥南汊桥北锚碇及地基土的组成结构特征建立了概化地质模型。在叁维有限元计算中，对不同工况（沉井充填、锚体浇筑、主缆架设、箱梁吊装、桥面铺装以及通车运营）下的施工过程作了模拟，全面揭示了各工况下锚碇沉井基础与地基土的变形变位规律，着重分析了影响散索鞍水平位移的因素以及不同工况下沉井前测地基土水平向抗力变化规律，并提出了不同深度地基土水平向抗力与水平位移间的拟合关系。用于指导工程实践，给建设单位提供参考。
陈松, 陈志坚[2]2010年在《软土地基上大型沉井基础安全监控模型》文中认为为了提高软土地基上大型沉井基础稳定性评价和安全监控的有效性,以江阴长江公路大桥北锚碇沉井基础为对象,在研究影响其稳定和安全运营主要因素的基础上,探讨了监控系统的主要结构,并从基础位移监控、基础抗滑稳定监控和地基土稳定监控3个方面建立了散索鞍水平位移监控模型、沉井前侧地基土水平向反力监控模型和基底反力监控模型.在综合现场观测数据和数值模拟结果的基础上,探讨了监控模型中原因量的主要构成及其与监控效应量之间函数关系的确定方法,并给出了江阴长江公路大桥北锚碇沉井基础主要控稳模型——散索鞍水平位移监控模型在通车运营期的具体函数表达式.研究结果表明,基础变位是软土地基上大型沉井基础的主要控稳因素,通过安全监控模型对其进行控制能为建筑物的安全运营提供保障.
施文龙[3]2013年在《沉井基础的空间有限元数值模拟分析》文中提出随着桥梁施工技术的快速发展，沉井基础被更多应用于诸多大型桥梁结构之中。然而，对于沉井基础数值分析的研究仍然没有较大进展，对沉井基础的计算还在沿用传统的近似计算法，对沉井基础在下沉过程中的受力分析还不明确。鉴于以上问题，本文对沉井基础的受力特性做了进一步深入的研究，具体内容概括如下:1、介绍了沉井的基本构造以及组成部分。阐述了沉井基础的适用范围以及在下沉过程中遇到的问题和解决的方法。在受力分析的基础上，利用数值计算的结果说明沉井在下沉过程中遇到的问题。2、对于沉井在下沉施工过程中的受力进行了总结与分析。根据刃脚反力的计算理论，建立一个完善的力学模型体系。利用该模型及前人已建立的模型，针对同一工程项目分析了刃脚反力、侧摩阻力、下沉系数与下沉深度之间的关系。3、以某工程为例，对其进行了下沉验算、整体性承载力验算及稳定性计算，验证计算结果是否满足《公路桥梁地基基础设计规范》的要求。计算结果偏于保守，在满足桥规允许承载力的前提下改变材料属性，可供工程设计参考。4、针对此工程实例，通过有限元建模分析，模拟出沉井基础在成桥状态下的受力状态，得出在不同工况下刃脚处的应力变化趋势，分析了不同混凝土强度对沉井基础底部受力的影响、不同钢筋直径对沉井基础底部受力的影响，不同刃脚度数对基底应力的影响，并提出其在施工过程中应注意的问题。将规范法的计算结果与有限元的计算结果进行对比，提出了规范法计算结果与有限元计算结果的差异，验证了规范法计算的保守性，并给出了部分建议，可供工程施工参考。
曹茹接[4]2017年在《锚锭沉井基础施工过程动态模拟与安全性能评估》文中研究说明随着我国经济的发展,大型和特大型悬索桥越来越多的出现在城市交通基础设施当中。锚锭作为悬索桥的基本组成部分和承载单位,其力学性能以及施工过程的安全监控是目前国内外研究的重点和热点。由于沉井下沉会造成周围土体的扰动和沉降,因此沉井施工过程中不仅要对沉井自身的力学特征和应力应变分布进行分析,还要考虑其下沉对周围相近建筑物的影响,施工的动态过程和安全性能均需要做进一步的评估。本文以重庆市江津中渡长江大桥锚碇沉井基础的施工为依托工程,利用有限差分法原理,对沉井基础的施工过程进行动态模拟,并针对不同防护措施的防护效果进行评估,主要结论如下:(1)沉井下沉过程中基底土的开挖以及沉井的自重下沉,对地基土而言是卸载-加载的不断循环。初始阶段最大垂直应力和最大水平应力分别为0.999MPa和0.252MPa,应力比值与土体泊松比接近,应力随重力增加而递增。整个计算过程中,未出现明显的应力集中区(带),表明计算模型和计算过程是合理。(2)沉井侧壁的应力分布在整个下沉过程中规律特征明显,初期侧摩阻力较小,垂直应力受重力场控制,由上至下逐步增加;但随着下沉的持续,侧壁摩阻力不断增大,沉井侧壁上反映出的垂直应力最大区域由下部转移至中部,表明在沉井结构下部重力向基底土的传递被削弱,中部形成的相对高应力区则是沉井上部结构自重引起的;沉井结构水平应力等值线自始自终都呈现较均匀的分布状态,表明沉井在自重下沉过程中,不会出现明显的倾斜,有利于工程的开展。(3)沉井施工下沉过程中,紧邻沉井侧壁周围的地基土变形受沉井的影响最大。采用高压旋喷桩方案时,紧邻沉井侧壁的最大沉降为132.62mm;采用钻孔灌注桩方案时,紧邻沉井侧壁的地基土最大沉降为95.16mm;无防护措施时,紧邻沉井侧壁的地基土最大沉降超过200.00mm。从施工安全的角度出发,建议选用钻孔灌注隔离桩方案。
杨超[5]2016年在《沉井基础的长期水平承载特性研究》文中指出本文以国家重点基础研究发展计划(973计划)"特大跨桥梁全寿命灾变控制与性能设计的基础研究"(2013CB036304)课题四"复杂环境下深水基础承载行为演化与长期性能设计"(2013CB036304)为依托,系统总结了沉井基础承载特性和软土流变特性的研究现状,指出了沉井基础长期水平承载特性研究中存在的不足,采用模型试验、现场测试、数值模拟与理论分析相结合的研究方法,针对软土地区沉井基础的长期水平承载特性与计算方法开展研究。主要研究内容如下:开展了长期水平荷载作用下普通沉井、分体式沉井和桶形沉井的全模型和半模型试验,重点研究了长期水平荷载作用下各沉井模型的变形及土抗力随时间的变化规律,分析了不同沉井模型的长期承载特性。在长期水平载荷半模型沉井试验中引入了颗粒图像测速(PIV)技术以观测土体内部位移场随时间的变化规律,测试结果表明PIV测试技术能够反映沉井模型的长期变形趋势,测试结果与常规测试方法测得的结果较接近。进行了望东长江公路大桥根式沉井和马鞍山长江公路大桥根式沉井群的现场长期水平静载试验,得到了根式沉井及根式沉井群的荷载-位移曲线以及不同时间根式沉井、根式沉井群以及沉井周围土体沿深度方向水平位移的分布曲线,试验结果表明软土地区沉井的长期变形不可忽视。针对室内模型试验与现场试验的地基土,进行了不同围压下重塑饱和黏土与淤泥质粉质黏土的叁轴固结不排水剪切试验和叁轴固结不排水蠕变试验,获得了土样的基本力学特征参数,并确定了土样在不同围压作用下的抗剪强度指标,分析了不同围压下土样的轴向应变随时间变化规律以及不同应力水平下的轴向蠕变速率变化趋势,总结了土样叁轴蠕变过程中的变形特性。基于Origin强大的非线性拟合功能,针对两种土体的叁轴固结不排水剪切蠕变试验结果,对一维Merchant流变模型和一维Burgers流变模型进行了参数辨识,同时也对一维Mersi经验流变方程和采用双曲线函数描述应力-应变关系的幂函数经验流变方程中的流变参数进行了辨识,将上述四种流变模型计算结果与试验结果进行了对比分析。然后将一维Burgers流变模型推广至叁维,并根据模型特征采用回归分析法对流变参数进行了辨识,采用FLAC3D软件对土体蠕变试验进行了实体建模,基于叁轴流变试验结果,进一步验证了叁维流变模型中流变参数的合理性。根据荷载平衡关系建立了沉井-土的相互作用方程,将沉井沿深度方向进行离散并建立了沉井-土单元的控制微分方程,采用地基土的基床系数、截面惯性矩与沉井转角的乘积来考虑了沉井基础底部转动所引起基底土产生的反弯矩,根据不同边界条件,进而采用矩阵传递法解得沉井变形与内力的半解析解。基于土体叁轴蠕变试验结果,采用流变参数描述了土体割线模量E50的衰减规律,基于弹性模量与割线模量E50间的关系,推导了土体流变特性对地基反力模量的影响,并得到了地基反力模量的衰减表达式。采用Matlab将上述求解过程进行编程,针对模型试验边界条件和加载条件,对沉井模型的长期水平变形进行了计算,取地基反力模量取加权平均值,并将地基反力模量随时间的关系引入该程序,可计算得到不同时间沉井的典型变形量,计算结果与试验结果吻合较好。此外,利用该算法,取原状淤泥质粉质黏土叁轴蠕变试验结果经参数辨识后的流变参数均值来描述土层地基反力模量的衰减规律,对望东长江公路大桥现场试验中的根式沉井长期水平变形进行了计算,沉井随时间的变化规律基本一致。针对琼州海峡大桥,采用本文提出的沉井长期水平承载特性计算理论,对该工程的基础方案之一圆形沉井的长期水平变形进行了计算,预测了其长期全过程的变形特性,以期为其工程安全与维护提供参考。最后,在总结本文研究工作的基础上,就本课题有待进一步开展研究的问题进行了展望。
宋伟香, 高子坤[6]2018年在《土体结构性对沉井基础稳定性影响计算及分析》文中研究指明对沉井和土体相互作用问题开展数值模拟研究。通过对不同边界条件、不同外部荷载以及不同土性参数条件的模拟,对沉井和土体相互作用问题进行模拟计算和比较分析,总结其位移、应变等力学分量空间变化规律,为沉井工程设计和施工提供分析方法。
瞿振华[7]2007年在《跨海大桥下部结构设计与施工技术研究》文中研究指明论文参考了以往的跨海大桥建设经验，对跨海大桥下部结构的设计施工方法进行研究。文中以主通航跨和非通航段为划分，详细介绍了各种适用于跨海大桥下部结构的设计与施工方案。在综合分析了设计与施工技术性能之后，从技术适用性、缩短工期和经济性的角度提出了针对不同跨海要求的桥梁下部结构选型方案，并结合东海大桥的工程实践说明其工程应用。 海洋环境十分恶劣，因此跨海大桥受到不同于一般水上结构的荷载作用，并面临严重的腐蚀威胁。通航跨和非通航段下部结构的通航要求不同，单个工程量相差悬殊，下部结构数量上也差别较大，因此分别对各自适用的下部结构类型的设计内容和要点进行归纳研究。 跨海大桥的施工时间十分有限，风浪对施工的影响也比内河中要大，因此需对不同下部结构类型的施工方案加以筛选，提出可适应海洋环境的施工方案。海洋环境要求结构施工速度快，能够快速的成为一个整体。由于海洋水面开阔，工程材料和人员运输距离长、数量多，现场浇筑施工难度大，时间长，容易受气候影响而拖延工期，因此宜尽量采用预制构件。 根据对下部结构设计和施工技术的综合研究，从技术适用性、经济性和工期等角度对下部结构方案加以分析，提出针对不同海洋区域特点的下部结构选型方案，并对这些方案进行了分析。 东海大桥工程针对海洋环境特点运用了海上施工平台、耐久性设计、预制套箱承台和预制桥墩等技术，对未来跨海大桥的建设具有很好的借鉴意义。通过对东海大桥的技术研究，分析和评价了其技术、经济意义。 通过对跨海大桥下部结构设计与施工技术的分析和研究，归纳总结跨海大桥下部结构的设计与施工原则，在此基础上对下部结构的设计和施工进行总结和评价，并对其提出建议。
胡中波[8]2016年在《深大沉井基底土层承载特性研究》文中研究说明到目前为止关于深层土体承载特性方面的研究甚少。实践中常把浅层土体在这方面的研究成果,通过简单扩展或修正应用于深层土体。显然,其结果的科学性、合理性和可靠性受到质疑。随着我国建设事业的不断深入发展,不少跨江越海、高速公路、铁路桥梁和高大建筑的深基础已达到超过百米的深层土体。上述简单扩展或修正方法,再不能满足对深层土体承载特性认识和计算的迫切需求。本论文以中国铁路总公司科技研究开发计划课题“超千米跨度公铁两用斜拉桥新结构及施工关键技术研究——深水大截面沉井与基底土层相互作用性能研究”(2013G001-A-2)为依托,以沪通长江大桥主塔沉井建设为基础,通过理论推演、离心模型试验、现场监测数据分析和数值模拟等手段,系统地开展了深层土体承载特性随基础平面尺寸和埋深变化规律的研究,揭示了深大沉井基础的地基破坏模式,深入地研究了深大沉井地基极限承载力的计算理论。主要内容和结论如下:1.首次将球孔扩张理论应用于深基础基底土层承载能力的计算,推求了深层土体中球孔扩张问题的极限扩孔压力计算公式,该理论考虑了地基土在高应力环境下的破坏模式和非线性的强度特性,运用大变形理论反映基底及周围土体的扰动和变形,将其应用于沪通长江大桥主塔沉井基础地基承载力的计算,结果表明:极限承载力随剪胀角的增加而增大,随强度包络线控制参数α的增加而减小;当以国内规范方法作为参照标准时,建议剪胀角的取值范围为5°～10°;当以国外理论方法作为参照标准时,建议剪胀角的取值范围为25°～30°。2.对于本课题中倒圆角的矩形沉井基础,为了更准确地反映其受力特性,基于增量平衡理论推求了一种新的椭圆孔扩张理论,假定基础下沉过程中基底为椭球孔扩张,同时考虑塑性区土体的大变形规律及非相关联流动准则。将该理论应用于沪通长江大桥主塔沉井基础地基承载力的计算,结果表明:极限承载力随剪胀角的增加而增大;当以国内规范方法作为参照标准时,建议剪胀角的取值不小于15° ,且不宜以国外理论方法作为参照标准;剪胀角不大于10°时,两种扩孔理论的计算结果吻合良好;剪胀角大于10°时,椭圆孔扩张理论结果明显小于球孔扩张理论结果,且二者的差值随剪胀角增加呈增大趋势。3.基于离心模型试验探讨了饱和砂土地基中基础的平面尺寸和埋深变化对地基承载力的影响,并与扩孔理论计算结果进行了对比分析,结果表明:基础埋深不大于5m时,荷载-沉降曲线为陡降型,可取拐点对应的荷载作为极限承载力;基础埋深不小于10m时,荷载-沉降曲线为缓变型,建议取相对沉降量S/B = 0.07～0.08对应的荷载作为极限承载力;砂土地基中,极限承载力随基础相对埋深的增加近似呈指数型曲线增长;两种扩孔理论均不适用于基础埋深为零时地基极限承载力的计算;当剪胀角ψ=φ/3～φ/2 (φ为内摩擦角)时,两种扩孔理论的计算结果与离心模型试验结果吻合良好,进一步验证了两种扩孔理论的合理性。4.采用有限元软件Abaqus进一步探讨了基础平面尺寸和埋深变化对极限承载力的影响,揭示了地基土的破坏模式,建立了大截面沉井地基极限承载力计算模型,并与国内外常用的地基承载力计算理论进行了对比分析,结果表明:地基土体破坏时基底形成一个类似于圆锥型的滑动破坏面,随着基础埋深的增加,滑动面逐渐向地面发展,最后在某一深度处与基础侧面相交;不同基础宽度和埋深条件下的荷载-沉降曲线均为缓变型,建议取相对沉降量S/B = 0.04～0.07对应的荷载作为极限承载力;不同地基承载力确定方法的结果表明:Terzaghi理论、Meyerhof理论和日本规范方法的计算值偏大,《铁路桥涵地基和基础设计规范》等国内现行常用规范的计算值偏于保守,而本文推求的叁种理论方法的计算结果与离心模型试验结果吻合良好,均可用于估算砂土地基中深基础的地基承载力。5.对29号沉井基础下沉过程中刃脚踏面的基底反力进行了监测,结果表明:吸泥下沉期间,土压力逐渐增大,此后在某值附近上下浮动,偶尔出现峰值,下沉结束后土压力逐渐回落;在混凝土沉井接高期间,土压力变化不大,在某值附近上下浮动;沉井吸泥下沉和接高期间的土压力监测结果可间接反映地基承载力的近似范围,由此确定沉井基底为粉砂层(稍密～中密状态)时地基的极限承载力在2.0～3.4MPa之间;粉砂层的剪胀角不大于5°时,两种扩孔理论计算结果与现场监测结果吻合良好,有效地验证了两种扩孔理论用于刃脚踏面土体承载力计算时的合理性。6.现有工程实例的数据结果表明:砂土地基中,深大沉井的荷载-沉降曲线为缓变型,可根据封底混凝土浇筑完成后基础施工期间的沉降观测值近似预测基础的工后沉降量;地基承载力建议按照沉降控制和球孔扩张理论计算得到的极限承载力再除以2.90～7.54的安全系数的双控指标来确定。
邵帅[9]2013年在《局部冲刷影响下水中沉井基础的承载性能研究》文中提出泰州长江公路大桥为叁塔两跨悬索桥,中塔基础是多跨悬索桥的重要结构部分,在深厚覆盖层地区,中塔基础在竖向荷载作用下,地基变形较大。针对泰州大桥中塔沉井基础具有水位深、覆盖层厚、易冲刷以及船碰力大等特点,本文采用理论分析和数值计算相结合的研究方法,探讨局部冲刷影响下泰州大桥中塔水中沉井基础的承载性能,为评价水中沉井基础的承载能力提供参考。主要研究内容和结果有：(1)基于大尺寸沉井基础沉降计算的分层总和法,为精确求得地基附加应力,以半空间体内部受集中力的Mindlin解为基本解,推导了矩形截面基底受均布荷载作用下地基附加应力的解析解；当基底受非均布荷载时,将荷载作用区域细分为若干子区域,探讨了一种求解地基附加应力的半解析方法。最终用分层总和法求得沉井基础沉降位移为5.18cm。(2)利用FLAC3D软件进行数值分析,土体采用Morh-Coulomb弹塑性计算模型,分别针对泰州大桥中塔沉井基础仅考虑竖向设计荷载作用和计入水平船碰力作用的两种情况,进行叁维数值模拟计算。基于沉井基础的位移、基底土应力以及地基的塑性区分布规律,研究了船碰力对水中沉井基础承载性能的影响。并将数值模拟计算结果(仅考虑竖向设计荷载作用沉降为4.5cm,当同时计入水平船碰力作用时沉降为6.0cm)与现场实测的基础沉降位移(5.1cm～6.7cm)进行对比,验证了数值模拟的结果。(3)基于由模型试验得到的20年一遇和300年一遇的洪水冲刷坑形态,建立了FLAC3D数值计算模型。将冲刷土体过程看作开挖土体的过程进行模拟计算,给出在冲刷边界面上由于土体初始应力释放引起增量形式的等效结点荷载。通过数值计算的方法得到20年一遇的冲刷下基础的沉降位移为6.14cm,300年一遇的冲刷下基础沉降位移为5.74cm,探讨了局部冲刷对水中沉井基础承载性能的影响。(4)以泰州大桥中塔沉井基础为研究对象,分别针对不考虑冲刷和考虑冲刷两种情况,采用超载的方式,基于数值模拟的结果,结合中塔沉井基础的变形控制要求,研究中塔沉井基础的变形随竖向荷载超载系数的变化情况,最终得到不考虑冲刷作用时沉井基础的超载安全度为2.56,考虑20年一遇的洪水冲刷下沉井基础的超载安全度为2.10,考虑300年一遇的洪水冲刷下沉井基础的超载安全度为2.04,进而探讨了局部冲刷对水中沉井基础超载安全度的影响。
高纪兵[10]2010年在《泰州长江公路大桥中塔深水大型沉井基础施工技术》文中认为随着我国桥梁建设向宽阔水域、外海发展,一座座跨江河跨海的特大型桥梁应运而生,而沉井基础作为大跨度桥梁中较为常用的基础形式之一,有着广泛的应用前景。目前特大型深水沉井基础施工技术面临很多世界性难题,且在国内还没有设计、施工实践提供参考,这方面的研究也少见报道,国外已有的深水基础施工技术能否满足国内深水沉井施工要求,还需结合我国实情和具体桥梁工程进行认真研究。因此依托在建的泰州大桥中塔沉井基础工程,对特大型深水沉井的关键技术进行研究具有非常重要的理论及实际意义。结合现场试验、模型试验、数值模拟和理论分析研究了沉井浮运、沉井位区的河床冲淤变化、下沉定位系统、混凝土浇筑及封底施工工艺、摆振运动形态、施工安全监控系统和施工风险。探讨了沉井浮运时在不同水流速、风速、不同吃水深度工况下的水流阻力及空气阻力情况,分析了沉井位区河床的冲淤变化对沉井精确定位的影响,对不同的碎石粒径保护沉井位区河床底部后的冲刷特征进行了研究。利用数值模拟和规范公式对“钢锚墩+锚系”的半刚性体系进行了计算分析,提出了一些具体的定位措施。考虑沉井侧壁摩阻力作用,对沉井的混凝土施工工艺及封底方案进行了比选分析,并结合数值模拟结果,分析了沉井混凝土施工对河床的影响。探讨了沉井不同风速、流速和锚缆作用下的沉井摆振运动情况。分析了沉井施工全过程的监测情况,对沉井施工的各个风险因素进行定性分析,提出了沉井施工的一些新技术和新方法。研究结果表明,在沉井浮运中沉井迎风面的空气阻力和井孔内壁面的空气阻力不可忽略,随着浮运速度的增大,圆角矩形沉井内壁挡水作用发挥较明显;沉井的河床冲淤变化与沉井的定位、水流力的大小、方向存在着相应关系,利用局部偏位吸泥、冲刷后补抛整平等措施对河床护底有较好的效果,能满足沉井施工期度汛安全,并可增加沉井的整体稳定性;沉井定位采用“钢锚墩+锚系”的半刚性体系时,定位比较精确,操作方便,但应注意河床冲刷和扰动的影响;沉井的封底混凝土施工工艺采用先中间、后四角、最后周边井孔的浇筑顺序较为适宜;由于沉井质量大、且处于深水中、加之水流作用力的影响,沉井出现摆振,并提出了相应的抑振措施;在沉井全过程的安全监控系统中,研发了基于GPS-RTK技术的实时几何姿态监控系统,提出了安全评价和安全警戒模型,对沉井施工的安全性进行预测预报;对沉井施工的各个影响因素进行了定性分析,并提出了相应的规避风险的防治措施。
参考文献：
[1]. 大型沉井基础与地基土共同作用研究[D]. 苟联盟. 河海大学. 2000
[2]. 软土地基上大型沉井基础安全监控模型[J]. 陈松, 陈志坚. 河海大学学报(自然科学版). 2010
[3]. 沉井基础的空间有限元数值模拟分析[D]. 施文龙. 兰州交通大学. 2013
[4]. 锚锭沉井基础施工过程动态模拟与安全性能评估[D]. 曹茹接. 重庆交通大学. 2017
[5]. 沉井基础的长期水平承载特性研究[D]. 杨超. 东南大学. 2016
[6]. 土体结构性对沉井基础稳定性影响计算及分析[J]. 宋伟香, 高子坤. 莆田学院学报. 2018
[7]. 跨海大桥下部结构设计与施工技术研究[D]. 瞿振华. 同济大学. 2007
[8]. 深大沉井基底土层承载特性研究[D]. 胡中波. 西南交通大学. 2016
[9]. 局部冲刷影响下水中沉井基础的承载性能研究[D]. 邵帅. 西南交通大学. 2013
[10]. 泰州长江公路大桥中塔深水大型沉井基础施工技术[D]. 高纪兵. 重庆交通大学. 2010
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