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基于有限元的钢护筒埋深设计及应用研究

2021-11-08王俊召周小棚吴志敏

西部交通科技 2021年8期
关键词:有限元分析

王俊召,周小棚,吴志敏

(广西交科集团有限公司,广西 南宁 530007)

0 引言

在桥梁建设中,桥梁基础的安全性尤为重要,因此桩基础的应用越来越广泛,在桩基础施工过程中的施工质量、安全、进度对桥梁承台、墩柱以及上部结构的施工起到了制约作用。为保证桩孔稳定,常采用泥浆护壁和钢护筒保护孔壁。熊厚仁等在施工中应用“钢护筒跟进”结合黏土、水泥护壁等成熟方法,解决了溶洞岩基复杂地质条件下桩孔稳定问题[1]。钢护筒与泥浆护壁均对桩孔起到保护作用,且桩孔稳定性随泥浆比重的增大、钢护筒长度的增长而加强[2]。罗绍明通过理论分析提出桩孔稳定的条件,即静力平衡、地质渗流、时间因素[3]。

前人研究为桩孔施工指明了方向,本文旨在通过理论及有限元分析研究钢护筒在软弱地基上的应用。为此,本文首先介绍钢护筒的埋深(护筒长度)设计计算方法,然后结合工程实际运用有限元软件,从最大桩孔横向线位移的角度分析桩孔的稳定性。

1 工程概况

本项目就哈尔滨至牡丹江的哈牡铁路客运专线某特大桥的一个承台的桩基进行描述。本桥梁为66孔、单跨跨度32.7 m的特大桥,设计时速目标值为250 km/h,线路为双线,线间距为4.6 m。

该工程位于东北寒冷地区,表层3.50 m以上具有Ⅰ级不冻胀-V级不冻胀,碎石类土层具有Ⅰ级不冻胀-Ⅳ级不冻胀,最大冻结深度为1.91 m。根据勘察报告,淤泥质卵石土层埋深为7.30 m,强风化花岗岩为13.53 m,地下水位为0.8~8.0 m,水位变幅2~3 m。

见图1。

图1 桩基尺寸以及地质条件图(cm)

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