【博士】閉合型地下連續(xù)墻橋梁基礎(chǔ)承載機(jī)理研究【2008】

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　　學(xué)科專業(yè)：防災(zāi)減災(zāi)工程及防護(hù)工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：西南交通大學(xué)　　學(xué)位年度： 2008年　　閉合型地下連續(xù)墻(以下簡(jiǎn)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(chǔ)，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(fù)雜，基礎(chǔ)承載性狀的影響因素眾多，到目前為止，對(duì)閉合墻橋梁基礎(chǔ)的承載機(jī)理這一問(wèn)題迸未褥到很好的解決。　　為此，本文結(jié)合交通部西部交通科技項(xiàng)目，采用現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn)、數(shù)值計(jì)算和理論分析的方法對(duì)單室閉合墻基礎(chǔ)的荷載傳遞機(jī)理及其承載性狀進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和研究。主要研究?jī)?nèi)容和成果如下：　　(1)通過(guò)閉合墻現(xiàn)場(chǎng)豎向載荷試驗(yàn)，對(duì)黃土層中閉合墻的荷載．沉降特性、墻身軸力與墻側(cè)摩阻力的發(fā)揮性狀、墻側(cè)摩阻力和端阻力荷載分擔(dān)比的變化規(guī)律進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：閉合墻具有端承摩擦墻的特性；豎向承載力由墻側(cè)摩阻力和端阻力共同承擔(dān)；側(cè)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(duì)位移量的大小?！　?2)考慮墻內(nèi)土芯的承載作用，通過(guò)數(shù)值計(jì)算和分析，對(duì)豎向荷載作用下閉合墻基礎(chǔ)翡蘅載傳遞機(jī)理，墻身態(tài)、豁側(cè)摩阻力的發(fā)揮機(jī)制，以及各荷載分量及其荷載分擔(dān)比隨墻頂荷載變化的分布規(guī)律等進(jìn)行了研究；并探討了墻身截麗形狀及尺寸、土體物理力學(xué)特性等因素對(duì)朗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(yīng)變假定，確定了土拱的合理拱軸線為二次拋物線形式，并對(duì)土拱的最不利受力截面位置、±拱出現(xiàn)及保持穩(wěn)定的條件進(jìn)行了詳細(xì)探討。指出：存在于土芯端部附近范圍內(nèi)的“應(yīng)力鍋狀拱"效應(yīng)有利于墻身內(nèi)側(cè)摩阻力及端阻力的發(fā)揮?！　?4)通過(guò)水平荷載作用下閾合墻基礎(chǔ)的三維數(shù)值計(jì)算，研究了閉合墻基礎(chǔ)的水平受力變形破壞特征，以及墻身變位、內(nèi)力及墻側(cè)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(chǔ)其水平屈服強(qiáng)度的方向性?！　?5)斜向荷載作用下閉合墻基礎(chǔ)的承載機(jī)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(dú)作用下的各種可能情況。數(shù)值計(jì)算表明：斜向荷載作用下閉合墻基礎(chǔ)的極限承載力與墻項(xiàng)荷載的傾斜程度及墻身側(cè)摩阻力的發(fā)揮性狀有關(guān)；其極限承載力應(yīng)綜合考慮地基土體的豎離承載能力、基戳上部結(jié)構(gòu)允許的位移量、地基橫向土抗力、墻身材料強(qiáng)度特性等方面的要求?！　?6)利用荷載傳遞法，推導(dǎo)出了閉合墻豎向荷載一沉降關(guān)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(cè)摩阻力計(jì)算表達(dá)式。通過(guò)計(jì)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(chǔ)的荷載傳遞機(jī)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(zhǎng)梁的方法，建立了地基橫向土抗力、墻身變位與內(nèi)力關(guān)系的微分方程，采用冪級(jí)數(shù)求解的方法，導(dǎo)得了水平向荷載及斜向荷載作用下閉合墻墻身內(nèi)力與變位的關(guān)系公式。并初步驗(yàn)證了此計(jì)算公式的合理性?！　?

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