西江特大橋重力式錨碇復合基礎與地基土共同作用分析

黃晶

摘要：懸索橋錨碇基礎設計的新思路是地連墻-重力式錨碇復合基礎方案。這種設計方式也是對將地連墻僅作為施工期開挖維護結構的傳統設計理念的一大突破，可以降低總體基礎規模，節省工程費用，提高錨碇基礎受力安全性。本文主要針對圓形地連墻復合錨碇方案基礎，進行詳細的施工及運營全過程三維數值分析，驗證該符合基礎的安全性并為后續開展的監測系統布設提供依據。

關鍵詞：三維模型;計算工況;數值分析;荷載分擔關系

西江特大橋清遠側錨碇基礎中風化巖層頂面深度在- 18.2m～-34.3m ，面臨著地下水位高、粉質黏土層厚度接近40m的建設條件挑戰。在保持圓形地連墻結構型式基礎上，采用地連墻與內部基礎主體結構共同作用的地連墻 -重力式錨碇復合基礎方案。這種設計方式也是對將地連墻僅作為施工期開挖維護結構的傳統設計理念的一大突破，可以降低總體基礎規模，節省工程費用，提高錨碇基礎受力安全性。

1? 數值模型概況

采用兩人背對背進行獨立建模，分析中統一地層條件、材料參數取值和施工布置。一個人采用半模型、地連墻采用實體單元模擬，另一個人采用全模型、地連墻采用實體單元模擬，實現對計算模型、計算結論的對比校驗。為反映不同地層參數對受力機理的影響，分別對ZK14孔、ZK15孔、設計構造孔等三種地層開展分析，底板底標高取- 18m 和- 15m兩種情況。

2? 三維分析的基本條件

（1）三維模型

為更好的模擬錨碇基礎與地基土的共同作用，采用實體單元建模。按照設計尺寸及地質資料建立的三維有限差分網格模型。

有限元模型 X 、Y軸平面方向范圍取150m 范圍，Z軸方向為豎向，從錨碇基礎頂面取至標高-56.8m ，包括 4-4 微風化花崗巖層 16m 。

（2）模型計算工況說明主要計算工況包括：

① 自重平衡工況

② 地連墻施工工況，位移置零

③ 地連墻內部土體開挖、內襯施工與底板施工、填芯回填在同一步驟完成

④ 位移置零，后錨錨體施工完成

⑤ 主纜纜力施加完成

3 數值分析結果

A 組模型分析結果

（2）B 組模型分析結果

4 結論

水平荷載分擔情況看，A- 1和 B- 1模型的地連墻墻體分擔了57%～63% 的水平荷載。其中底板以下墻體分擔了57%～63%水平荷載中的絕大部分，錨碇底板以下土體承擔了約 25%的水平荷載，墻端分擔了 12%～ 17%的水平荷載。分析原因認為地連墻通過內襯及填芯與底板等組成倒扣的桶形整體受力結構。接頭質量對水平荷載分擔規律的影響較大，接頭連接弱化將導致側墻承擔的水平荷載降低而板底承擔的荷載增加，結構應力分布也略有差別，臨近地連墻槽段接縫的位置存在應力集中現象。但總體變形及受力性能仍在可控范圍。

從最不利應力的分析看，兩種模型的總體應力水平不高，地連墻最大主壓應力、板底土壓力數值均較為接近，最大主拉應力有一定差別。A- 1模型、B- 1模型的地連墻與底板的接觸性能較好，板底土壓力較小（約1000kPa水平）。

參考文獻：

[1] 彭波.虎門二橋錨碇復合基礎設計及施工技術研究[D].華南理工大學，2018.

[2] 羅林閣，崔立川，石海洋，過超，易紹平.地連墻-重力式復合錨碇基礎承載性能試驗研究[J].巖土力學，2019，40（03）： 1049-1058.

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