土彈簧理論模擬超高臺樁土作用壓力分析

【摘? ? 要】：針對橋臺臺前土壓力計算存在爭議的問題，研究土彈簧模擬樁土作用下臺前和臺后填土壓力對超高肋板式橋臺的影響，以實際工程為例，采用Midas Civil有限元分析軟件對超高肋板式橋臺進行數據建模，得出高墩橋臺填土壓力結構安全風險計算的可靠性參數，通過施工監測校驗研究結果。

【關鍵詞】：超高肋板式；橋臺；土彈簧；填土壓力

【中圖分類號】：U443.21【文獻標志碼】：C【文章編號】：1008-3197（2023）01-34-03

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2023.01.010

Analysis on Simulating the Pressure of Super-high Pile with Soil Spring Theory

SU Zhiming

（Tianjin Municipal Engineering Design & Research Institute Co. Ltd.， Tianjin 300392， China）

【Abstract】：In view of the controversial problems in the calculation of earth pressure in front of abutment， the paper studied the influence of pre-platform and post-platform filling pressure on ultra-high ridged slab abutments under the pile-soil action condition simulated by soil spring， adopts Midas Civil finite element analysis software to conduct data modeling for the ultra-high ridged slab abutments based on the actual project. The paper obtains reliability parameters of high pier abutment filling pressure structure safety risk and verifies the study results through construction monitoring.

【Key words】：ultra high ribbed slab； abutment； soil spring； filling pressure

目前，規范對橋臺臺前土壓力未做明確規定，而行業內對臺前土壓力[1]計算存在一定爭議，本文以實際工程為例，分析基于土彈簧模擬樁土作用[2]工況下臺前和臺后填土壓力對超高肋板式橋臺的影響，得出高墩橋臺填土壓力結構安全風險計算的可靠性參數。

1 工程概況

某橋梁0#橋臺處道路設計高程為61.55 m，地面高程為43.34 m，臺后填土高為18.21 m，為超高臺后填土，超出常規肋板式橋臺的填土高度。見圖1。

2 方案比選

2.1 方案一

雙排樁肋板式橋臺。橋臺為肋板式橋臺，單幅全寬22.99 m，單幅橫向采用3道肋板，肋板高8.8 m、寬1.4 m、頂高1.7 m、底高5.0 m。橋臺單幅橫橋向設3排?160 mm樁基，樁基間距為7.825 m；順橋向設2排?160 mm樁基，樁基間距為4.0 m。樁基為嵌巖樁，嵌入中風化花崗巖。見圖2。

2.2 方案二

三排樁肋板式橋臺。橋臺采用肋板式橋臺，單幅全寬22.99 m，單幅橫向采用3道肋板，肋板高8.8 m、寬1.4 m、頂高1.7 m、底高9.0 m。橋臺單幅橫橋向設3排?160 mm樁基，樁基間距為7.825 m；順橋向設3排?160 mm樁基，樁基間距為4.0 m。樁基為嵌巖樁，嵌入中風化花崗巖。見圖3。

3 模型建立

臺前土的反壓、臺后土的土壓力可能會因天氣、施工條件等因素超出設計值，為保證橋梁在施工過程和全壽命運營期內結構的安全，采用Midas Civil有限元軟件進行建模和受力分析。

3.1 模擬工況

對兩種橋臺方案分別考慮不同比例的臺前土壓力，共分為4種計算工況分別計算，采用土彈簧模擬樁土作用。見表1。

3.2 計算結果

計算結果見表2和表3。

4 結論和建議

1）方案一考慮100%臺前土壓力，樁頂位移為8.6 mm，滿足設計要求，但富余量較小，考慮50%的臺前土壓力時樁頂位移為12.4 mm，橋臺不滿足設計要求。

2）方案二考慮50%或100%臺前土壓力的工況下橋臺均可滿足設計規范。 由于 0#橋臺臺后填土較高且為高樁承臺，現狀地面以上填土壓實度（特別是臺前壓實度）[4]難以保證，若100%考慮臺前土壓力，結構存在一定安全風險，因此決定臺前土壓力按照50%考慮。

研究中仍有很多不足之處，如施工機具的選擇和工法應用，結構物微變形的處理和防治，土體膜化對抗溫差產生的溫度次應力等，尚需下一部繼續收集挖掘，深入研究。

參考文獻：

[1]張興強，閆澎旺，趙成剛. 臺背填土受交通荷載反復作用和橋臺影響分析[J].公路，2002，（5）：31-35.

[2]廖雄華，周健，張克緒，等. 廣義位移法在土-結構相互作用問題分析中的應用[J].巖土工程學報，2001，（6）：672-676.

[3]林小雄，韋喆，韋? 成.? 某高填土橋臺位移傾斜分析與加固建議[J].山西建筑，2009，35（19）：320-321+326.

[4]朱彥鵬，于勁，王秀麗.柱列懸臂式支護樁的優化設計[J].甘肅工業大學學報，2000，（1）：90-95.

收稿日期：2022-06-22

作者簡介：蘇志明（1982 - ）， 男， 碩士， 福建泉州人， 高級工程師， 從事道路及橋梁設計工作。