局部冲刷影响下水中沉井基础的承载性能研究

局部冲刷影响下水中沉井基础的承载性能研究泰州长江公路大桥为三塔两跨悬索桥,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

局部冲刷影响下水中沉井基础的承载性能研究 泰州长江公路大桥为三塔两跨悬索桥,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,进行三维数值模拟计算。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