桥梁深基础施工图教程.ppt

桥梁深基础工程讲义 第一讲 面向二十一世纪的深基础工程 二十一世纪深基础工程随着大跨度桥梁飞速发展而发展。 深基础在桥梁、高层建筑、桥梁、高塔、筒仓等建(构)筑物中得到广泛应用。深基础的建造技术复杂,施工风险很大并对施工设备和技术的依赖性很强。 如果深基础工程一旦发生事故,往往对环境造成很大的影响和损失,事后工作处理也很困难。 1.深基础工程的概念设计越来越重要 目前,深基础工程设计与施工出现“事故多、花费多、浪费大”的现象,因此其概念设计越来越重要。 一定要按照黄熙龄院士提出的设计三原则(地基承载力、变形和结构稳定性要求)执行。 根据约100个深基础事故的调查表明,由于概念设计和计算有误的达到25%以上。 1 .1　深基础的类型和适用条件 深基础的类型常包括箱基础、桩基础、桩箱基础、桩筏基础,沉箱、沉井等。 深基础的选型必须根据场地的工程地质、水文地质和环境条件,满足结构设计的稳定要求。对天然地基承载力较低、建筑物对地基的沉降和结构稳定性要求较高时,要特别重视深基础的适用条件。 环境对深基础工程的概念设计和施工有重要的影响和制约。 1.2　深基础与上部结构的关系 ☆深基础埋深问题 要认真研究高层建筑结构的稳定性问题,根据不同条件确定最浅埋深。 ☆深基础筏板(筏基及箱基)厚度 要从理论上研究此厚度与上部结构体系的关系,找出其最佳值。 ☆深基础中桩基 桩长和最佳桩径问题。由于持力层的限制,所以最佳桩径对每个特定工程而言,是很容易找到的。 ☆沉降与桩数的关系 按沉降控制设计桩基,在某一桩长确定后,找到沉降与桩数的关系。如果持力层不受限制,桩的沉降在桩数确定以后,与桩长也有关系。 ☆深基础与上部结构统一设计理论。 2　深基础工程中存在的主要力学问题 深基础工程相对上部结构而言,其最大的难题是力学问题,很多问题说不清楚。真是“上天容易入地难”。 以下提出五个主要的、至今还没有解决的力学问题。 2 .1　土压力计算 目前在土压力的计算中,仍主要采用经典的朗肯与库仑土压力理论。这两种土压力理论是根据土的极限平衡条件和一些假定条件推导而来的,在实际工程的土压力计算中发挥了非常重要的作用。 但深基础工程中的土压力明显地不同于刚性挡土墙的土压力,一方面土体一般不处在极限平衡状态,另一方面土的实际情况与经典土压力理论的有关假定相差较远,影响土压力的因素更为复杂。 为了得到更切合实际的土压力,除了理论研究外,应特别注意进行大量的现场土压力测试工作、注意区域土压力的差别,从根本上着手研究土的本构模型以进行数值计算和分析,并且将理论计算和实测土压力进行对照,以期能得到一个较为合理的半经验半理论的公式。 2. 2　土的本构模型 土的本构模型不仅是土力学的基本问题,而且也是深基础工程中的一个重要和关键的问题。 近20年来,各国学者提出了百多个本构模型,但在工程中应用较广的仍然是线弹性模型、邓肯-张非线性弹性模型与其它较简单的和较容易测定参数的模型, 弹塑性模型虽然在理论上有较大的优越性,但在工程实践中仍采用不多。土的本构模型研究是前瞻性、基础性的研究,它涉及计算的准确性、实用性和经济性,对深基础工程具有重要的意义,今后应当继续研究比较简单而又实用的计算方法和模型,并且可以和土的三相结构理论结合起来进行研究。 2 .3　时空效应时空效应理论 软土地基中的深基础工程存在着较明显的时空效应. 即深基础工程的稳定、变形和深基础施工过程中每个步骤的空间几何尺寸和某些施工环节的暴露时间等施工参数,有着明显时间空间概念及相关性。 在深基础工程中考虑时空效应,主要是为了改善深基础工程的设计施工方法,制定科学、经济、合理的施工工艺,达到深基础工程稳定和控制变形的目的。 时间效应和空间效应往往互相联系,共同作用于深基础工程。目前对时空效应还没有较完整的理论计算,一般采用有限元法来分析,但只能做一定程度的理论探讨,实际应用时还按工程经验进行某些估算和判断。 这些估算和判断结果对施工工艺、施工过程也具有十分重要的作用。避免了不少事故的发生,有明显的经济效益。 2. 4　可靠度理论 由于深基础工程本身的不确定性和复杂性,决定了它的风险较大,前面也提到在深基础工程的分析计算中,计算模型、参数和土压力荷载等不确定的因素很多。 通过运用以概率论和数理统计学为基础的可靠性理论，在确保深基础工程安全的前提下,所有深基础工程还必须追求合理的造价。 还由于深基础工程中包含了多个相互联系、