大跨度悬索桥嵌桩式重力锚碇承载机理和稳定性研究
重力式锚碇的承载力和抗滑稳定性问题以及与之相关的锚碇大体积问题一直是悬索桥设计和施工的关键问题之一。随着大跨度悬索桥的建设，重力式锚碇的大体积问题变得越来越突出。减小重力锚体积、降低重力锚造价、降低锚碇对环境的扰动、提高锚碇结构承载力和安全性就成为大跨度悬索桥重力式锚碇发展中迫切需要解决的问题。一种适合修建于硬质基岩上的重力式锚碇--嵌桩式重力锚正在逐渐引起人们的关注。这种锚碇的特点是在传统重力式锚碇基础底面增加一部分钢筋混凝土嵌固桩同基底摩擦力一起共同抵抗水平荷载。本文采用非线性有限元接触单元分析了嵌固桩的抗滑力以及锚碇基础和地基之间的接触-摩擦行为，探明了嵌固桩的抗滑力和锚碇基底摩擦力的耦合效应，揭示了这种锚碇的失稳破坏机理，获得了锚碇基底摩擦力和嵌固桩的抗滑力在锚碇总抗滑力中所占的比例。研究表明： （1）单根嵌固桩的抗滑力与桩周基岩塑性应变分布和桩顶最大位移有关。相同截面积的圆形嵌固桩和方形截面嵌固桩具有大致相同的抗滑力。当桩顶基础和地基之间有接触压力而无摩擦力时，单根嵌固桩的最大抗滑力是无接触压力下抗滑力的两倍。当桩顶基础底面有摩擦力时，具有单根嵌固桩的重力锚最大抗滑力比不考虑摩擦力的情况下提高约18%。 （2）主缆拉力作用下，嵌固桩桩身剪力在桩顶最大，并随着深度的增加逐渐减小，减小至零后出现反向剪力。方形嵌固桩的水平位移比圆桩更大，圆形截面嵌固桩更适合于嵌桩式重力锚采用。 （3）在合理的布置方案下，锚碇基础和地基的摩擦力占总抗滑力的80%，嵌固桩桩抗滑力占总抗滑力的20%。嵌桩式重力锚的稳定系数可以达到2.25，高于规范规定的稳定系数。 （4）与齿坎式重力锚相比，嵌桩式重力锚体积可使锚碇体积减小21.2%，但是，相同水平荷载作用下，嵌桩式重力锚的位移比齿坎式重力锚位移更大。锚碇受顺桥向桩间间距影响大于横桥向桩间间距的影响，而且嵌固桩距离锚碇后端越近，嵌固桩抗滑力降低的幅度越大。
悬索桥;重力式锚碇;稳定性;摩擦接触
西南交通大学
硕士
桥梁与隧道工程
武守信
2022
中文
U448.25;U443.24
2022-12-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）