堆载条件下软土地区桥梁桩基础负摩阻力受力机理及特性研究

作者：魏宇

来源：铁道标准设计, 2023, 67(04): 67-72.

DOI：10.13238/j.issn.1004-2954.202209170002

• 铁路桥墩
• 桩基础
• 桩周负摩阻力
• 桩基中性点
• 有限元法
• 填土荷载
• 钢套筒

某主跨为97.6 m的下承式系杆拱桥桥墩设置在黄河大堤外侧的淤背区，由于其内堆载土的逐年抬升使得桩基础受到负摩阻力作用。为准确把握负摩阻力的受力机理以及对桩身承载能力的影响，分别采用公路和铁路桩基础设计规范中的计算方法，并结合有限元方法，计算了有无套筒条件和不同堆载土高度条件下桩基的受力特性，研究了负摩阻力的受力机理和分布特性，获得了桩身在负摩阻力影响下的轴力。计算结果表明：填土前，桩身最大轴力在桩顶以下15 m深度处；施加填土荷载后，桩身轴力增加60.2%,最大轴力位置在桩顶以下50 m深度处。钢套筒虽然能减小其范围内桩基最大负摩阻力的75%～78%,但由于桩基中性点下移和钢套筒范围外负摩阻力的增大，桩基的最大轴力值仅减小5%,整个桩基的沉降量相差最大为2%。由以上结果可知，钢套筒无法有效提升负摩阻力影响下的桩基承载力，因此提高桩身材料强度是提升其承载力的可行方案。