深厚覆盖层下锚碇沉井基础的极限承载力及其长期稳定性研究进展

评述深厚覆盖层下锚碇沉井基础的极限承载力及其长期稳定性问题的国内外研究进展,重点讨论锚碇沉井基础的极限承载力、短期和长期变位以及稳定性的基本理论和研究方法,详细阐述在该领域的研究现状和存在问题,并提出了未来研究重点和发展趋势。     

陆上特大型沉井施工技术

泰州大桥主桥采用主跨2×1 080 m三塔两跨两锚碇悬索桥,其中南、北锚碇基础为特大型沉井,矩形平面尺寸为67.9 m×52.0 m,高度分别为41 m,57 m。针对锚碇基础覆盖层深厚、基础尺寸巨大、沉井下沉深度深等特点,通过施工技术的攻关,顺利完成了砂桩复合地基处理、沉井制作和拼装、钢壳沉井混凝土填充、混凝土沉井接高施工、水力机械冲吸式排水下沉和空气吸泥机吸泥下沉等多项施工工序,为今后陆上特大型沉井施工提供了借鉴。文章简要介绍了南、北锚碇陆上特大型沉井的施工技术。     

箱简型基础防波堤结构受力模式及合理尺度

防波堤向深水区域发展时,抛石堤、抛石基床和半圆体混合堤等传统结构基底宽度呈倍数增加,同时还必须对软土地基进行处理,工程造价大幅上升．针对天津港淤泥质软土地基情况,开发了一种不需要进行地基处理的防波堤结构——箱筒型基础防波堤结构．本结构由插入到地基土中的箱筒型基础结构和上部的挡浪结构组成,利用周边软土的黏聚力和摩擦阻力来保证结构的抗滑和抗倾稳定性,利用插入埋深来提高基底的承载力和整体稳定性,可预制且可重复利用．对结构抗滑、抗倾和地基承载力稳定性系数进行了计算研究,得出了优化的合理结构尺度,为箱筒型基础防波堤的实际工程应用奠定了基础,也为软土地基上新型深水防波堤的计算模式提供了借鉴．经比较,采用箱筒型基础防波堤结构较其他方案节省工程投资25．8％．     

深厚覆盖层上某闸坝工程的应力应变分析

随着水电资源的继续开发,地质条件良好的坝址多已建坝,因此在深厚覆盖层上建坝的趋势日益明显．覆盖层具有结构松散、渗透性强、岩性不均匀等特征,使工程常遇到地基承载力低,不均匀沉降大,渗流不够稳定等问题．本文利用有限元软件对深厚覆盖层上某闸坝工程进行建模、计算,最终对计算结果进行应力应变分析,为工程应用提供有力依据．     

下卧碎石层对静压管桩挤土效应的影响

利用通用有限元软件ABAQUS分析软土地基下卧碎石层对静压管桩挤土效应和承载力的影响,并探讨管桩不同贯入深度时地表竖向隆起、地基土体水平位移、桩周土体和桩身应力的变化规律.结果表明:静压管桩施工导致桩周附近地表隆起,随着离开桩周的距离增大,地表隆起效应迅速减弱;静压管桩使桩周土体产生显著的水平挤压效应,静压管桩施工至下卧碎石层时,碎石区域中的位移效应明显小于桩周土体为软土时的位移效应;以碎石层为持力层,可显著提高管桩的承载力.     

沉抗水库坝基第四系覆盖层工程地质特征研究

通过大量的勘探及试验工作,分析了坝基第四系产出及岩性特征,论证了其承载力、变形特征、抗滑稳定等主要工程地质特征。为如何利用和处理第四系覆盖层。选择坝基提供了可靠的地质依据。     

考虑中间主应力影响时条形地基极限承载力公式

基于Mohr-Coulomb理论的地基极限承载力公式，没有考虑中间主应力的影响．利用双剪强度理论建立了考虑中间主应力影响时的地基极限承载力公式．推导了凝聚力和基础两侧土的超载影响及自重作用影响的理论公式．以条形基础为例，计算了考虑中间主应力对地基极限承载力的影响．研究结果表明，考虑中间主应力影响，地基极限承载力将提高．     

Comparison of seismic capacity/demand ratios of two kinds of foundation schemes of Taizhou Bridge

Pile group foundation and caisson foundation are two common foundation schemes of long-span bridges, and the seismic performances of the two kinds of foundations are different. Taking Taizhou Bridge as an example, which is the first kilometer level three-pylon two-span suspension bridge in the world, two foundation schemes are designed for the middle pylon, and two whole bridge models with two different foundation schemes of the middle pylon are established respectively in this paper. The effects of foundation-soil interaction are simulated by equivalent linear soil springs whose stiffnesses are calculated according to m method. Seismic capacity/demand ratios of the two models are calculated. The following conclusions can be drawn: the weak positions of the two schemes are not the same; if caisson foundation is adopted for the middle pylon, the weak position is the bearing capacity of the middle pylon foundation, while if pile group foundation is adopted for the middle pylon, the weak position is the bearing capacity of the side pylon foundation.     

吸力式沉箱基础抗拔破坏标准研究

为了得到吸力式沉箱基础的抗拔破坏标准,针对长径比为4的吸力式沉箱基础开展了倾斜抗拔承载力模型试验。试验中考虑了不同荷载作用角度的影响。试验结果表明:荷载作用角度较小时,吸力式沉箱基础的荷载-位移曲线可分为位移平缓段和突变段,且有明显的拐点。依据荷载-位移曲线上的拐点所对应的位移,提出了一个确定吸力式沉箱基础破坏位移的公式。对于荷载作用角度为90°的情况,吸力式沉箱基础被拔出前发生的位移非常小,无法用位移来判断吸力式沉箱基础是否发生破坏,建议从控制外荷载大小的角度预防其破坏的发生。     

软土地基三维固结分析及其工程应用

采用非线性比奥（Biot)固结有限元法研究软土地基的固结变形,推导了有关公式,编制了相应的计算程序,并对某工程大型沉井封底后沉井的变位和地基应力、孔隙水压力的分布及消散过程进行了研究。结果表明,天然地基下,通车后沉井有南倾趋势;地基应力不大,应力水平较低,地基土不会发生塑性剪切破坏;孔压逐渐减小,地基固结度逐渐增大。     

桩端压浆技术在钻孔灌注桩的应用

简述了钻孔灌注桩应用压浆工法的工艺及其机理，并根据工程检测成果，分析了该工法对提高单桩竖向承载力、改善桩基承载工作性能的效果。     

强风化岩石地基上梁式基础的应用与计算

强风化岩石地基相对一般地基土承载力高,压缩变形小,当强风化岩层较地下水位很高,可采用柱下梁式基础。根据梁的架越作用,要使梁底压力较均匀分必须加大梁高,提高梁的相对刚度。因强风化岩石地基有一定的压缩性,考虑沿及沿梁长方向风化程度的不均匀性采用有限压缩层地基模型,并根据梁高不同分按一般弹性地基浅梁、深梁理论,采用有限元法求得基底压力、梁的变形及内力。     

仙女堡水电站桩基承载力有限元分析研究

为了论证桩基作为仙女堡水电站地基加固手段的理论的可行性,有必要计算桩基础承载力.以3#控河闸为例采用ANSYS建立了有限元模型,将三种水位与三种桩长组合成3种工况.计算结果表明三种水位工况下的变位及应力变化规律一致,且校核工况下变位及应力水平最高,其次为正常蓄水位,最次之为设计洪水位.天然工况下的地基沉降均超出了规范允许值,闸底板下游右侧铅直应力超过地基承载力,从理论上得出地基加固必要性.根据工程实际,对深厚覆盖层引起闸室的沉降、应力进行深入的研究,分析资料详细,可为类似工程提供借鉴经验.     

贵州红粘土地基处理和施工

本文论述在建筑施工中,应注意红粘土的胀缩性和裂隙性对地基承载能力和基础稳定性的影响,建议尽量利用土层较硬质的土作基础持力层。经验证明,在不均匀地基和石芽密布的区域施工,可采用加强基础和加设砂夹石垫层的方法;在地下水位较高的地区施工,可采用爆扩桩方法。     

给排水管底土层的承载力分析

管道是公路工程和城市建设的重要组成部分,合理的管底土层承载力是避免管道破坏的重要保障之一。本文把管道等效成条形基础、检查井等效成矩形或圆形基础,对管道设计通用图纸有关承载力规定的合理性进行了详细讨论,结果表明：当深度大于1m时,满足要求时的土层承载力特征值很小;对于检查井等结构物,随外径和地表单侧轮重的不同,对检查井底部土层承载力特征值的要求也是不同的,甚至会出现承载力特征值非常大的情况,这说明通用图纸规定的要求不再适用。当土层承载力不足时,应采用换填垫层的进行处理,同时应满足软弱下卧层的承载力要求。垫层会增加沉降差,且管底土层越好,垫层的增加作用越不明显。然而总的来说,管道的沉降差是非常小的,不足以造成管道损坏。根据实际情况,为最大限度避免管道破坏,同时使管道沉降、管底承载力均满足要求,本文提出了一个简单的管底土层处理原则。     

沉箱-钢管桩逆作法复合基础试验

为研究逆作法复合基础的荷载与沉降关系、桩土荷载分担特性以及钢管桩受力性能,进行了单桩、沉箱及沉箱-钢管桩逆作法复合基础系列模型试验.结果表明:采用沉箱-钢管桩逆作法复合基础,先施工沉箱及部分上部结构,而后续进行钢管桩的压、封桩能充分利用土体的承载能力,压桩前土体与沉箱底板保持严密接触,上部结构荷载全部由地基土承担;压桩后,土体得到了加固,沉降减小,承载力提高;封桩后,继续增加的荷载主要由桩体承担,直至桩达到极限承载能力;由于沉箱的影响,使桩身上部轴力衰减平缓,桩侧摩阻力被削弱,同时使桩身中下部轴力衰减加剧,侧摩阻力发挥得到增强;6倍桩距时,可不考虑群桩效应对逆作法复合基础的影响.     

锚碇沉井基础下沉稳定性分析

基于可靠度理论,通过对基桩极限状态方程的分析,得到了基桩极限承载力影响因素。将这一理论运用到大型锚碇沉井下沉施工的稳定性之中,得到了衡量沉井下沉稳定性的三个指标,抗滑动稳定系数,抗倾覆稳定安全系数和下沉稳定系数。以鹦鹉洲长江大桥北锚碇沉井施工为例,通过对鹦鹉洲长江大桥北锚碇沉井不同工况,不同接高阶段、不同下沉阶段中下沉稳定系数的分析可知：同一工况、同一下沉周期内,随着接高次数的增加,稳定系数逐渐增大;同一工况下,稳定系数随着下沉次数的增多而逐渐减小;不同工况中,全截面稳定系数最低。在今后类似锚碇沉井的下沉施工中可采用下沉稳定系数对沉井下沉稳定性加以分析控制。     

覆盖层厚度对远场长周期地震动能量特性的影响研究

选取汶川8.0级地震中陕西省6个台站的东西向地震动加速度记录,通过HHT计算了各条地震动和其IMF分量的Hilbert能量和输入能量,对比分析了覆盖层厚度对远场长周期地震动能量特性的影响。结果表明：随着覆盖层厚度的增加,地震动的HE峰值、输入能量和Hilbert能量平均周期T_mE逐渐增加,当覆盖层厚度大于400m时,地震动能量主要分布在低频区域,具有显著的长周期特性;当覆盖层厚度为0或很小时,地震动能量主要集中在前2-3阶IMF分量中,多个IMF分量的HE峰值较大,卓越IMF分量对结构的影响较小;随着覆盖层厚度的增加,地震动能量主要集中在高阶IMF分量中,仅1-2个IMF分量的HE峰值较大,其余分量均很小,卓越IMF分量的平均周期T_mE和原始地震动十分接近,对结构的破坏起主导作用,应重点研究。     

胶层厚度对胶连接接头承载力的影响机理与控制

为了明晰胶层厚度对胶连接接头承载力的影响机理,采用试验、数值模拟和理论分析相结合的方法研究了胶连接接头承载力与胶层厚度的关系,据此提出了控制技术,并通过试验证明了该技术的有效性。试验发现,随着胶层厚度的增加,初期承载力增加,但是进一步增加胶层厚度,接头破坏模式由剪切破坏变为剥离破坏,承载力明显下降。研究表明,当胶层较薄时,剪应力是接头破坏的控制因素,胶层厚度增加会降低剪应力集中,故承载力提高;而当胶层厚度增加到一定程度时,剥离应力成为接头破坏的控制因素,剥离应力明显增加,故承载力下降。     

多元复合地基承载力可靠度计算

概括了多元复合地基承载力计算方法,并推导出多元复合地基可靠度研究中的极限承载力状态方程.将免疫算法应用于多元复合地基可靠度计算中,基于可靠度指标的几何含义提出优化目标函数,在求解过程中,免疫算法仅需要目标函数的函数值,使计算更为简便,利用Matlab编制了相应的计算程序.通过算例,采用蒙特卡罗法和免疫算法进行对比计算,结果表明免疫算法在进行多元复合地基承载力的可靠度分析时,收敛速度快并且结果精度高.