土弹簧理论模拟超高台桩土作用压力分析

【摘    要】：针对桥台台前土压力计算存在争议的问题，研究土弹簧模拟桩土作用下台前和台后填土压力对超高肋板式桥台的影响，以实际工程为例，采用Midas Civil有限元分析软件对超高肋板式桥台进行数据建模，得出高墩桥台填土压力结构安全风险计算的可靠性参数，通过施工监测校验研究结果。

【关键词】：超高肋板式；桥台；土弹簧；填土压力

【中图分类号】：U443.21【文献标志码】：C【文章编号】：1008-3197（2023）01-34-03

【DOI编码】：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，规范对桥台台前土压力未做明确规定，而行业内对台前土压力[1]计算存在一定争议，本文以实际工程为例，分析基于土弹簧模拟桩土作用[2]工况下台前和台后填土压力对超高肋板式桥台的影响，得出高墩桥台填土压力结构安全风险计算的可靠性参数。

1 工程概况

某桥梁0#桥台处道路设计高程为61.55 m，地面高程为43.34 m，台后填土高为18.21 m，为超高台后填土，超出常规肋板式桥台的填土高度。见图1。

2 方案比选

2.1 方案一

双排桩肋板式桥台。桥台为肋板式桥台，单幅全宽22.99 m，单幅横向采用3道肋板，肋板高8.8 m、宽1.4 m、顶高1.7 m、底高5.0 m。桥台单幅横桥向设3排?160 mm桩基，桩基间距为7.825 m；顺桥向设2排?160 mm桩基，桩基间距为4.0 m。桩基为嵌岩桩，嵌入中风化花岗岩。见图2。

2.2 方案二

三排桩肋板式桥台。桥台采用肋板式桥台，单幅全宽22.99 m，单幅横向采用3道肋板，肋板高8.8 m、宽1.4 m、顶高1.7 m、底高9.0 m。桥台单幅横桥向设3排?160 mm桩基，樁基间距为7.825 m；顺桥向设3排?160 mm桩基，桩基间距为4.0 m。桩基为嵌岩桩，嵌入中风化花岗岩。见图3。

3 模型建立

台前土的反压、台后土的土压力可能会因天气、施工条件等因素超出设计值，为保证桥梁在施工过程和全寿命运营期内结构的安全，采用Midas Civil有限元软件进行建模和受力分析。

3.1 模拟工况

对两种桥台方案分别考虑不同比例的台前土压力，共分为4种计算工况分别计算，采用土弹簧模拟桩土作用。见表1。

3.2 计算结果

计算结果见表2和表3。

4 结论和建议

1）方案一考虑100%台前土压力，桩顶位移为8.6 mm，满足设计要求，但富余量较小，考虑50%的台前土压力时桩顶位移为12.4 mm，桥台不满足设计要求。

2）方案二考虑50%或100%台前土压力的工况下桥台均可满足设计规范。 由于 0#桥台台后填土较高且为高桩承台，现状地面以上填土压实度（特别是台前压实度）[4]难以保证，若100%考虑台前土压力，结构存在一定安全风险，因此决定台前土压力按照50%考虑。

研究中仍有很多不足之处，如施工机具的选择和工法应用，结构物微变形的处理和防治，土体膜化对抗温差产生的温度次应力等，尚需下一部继续收集挖掘，深入研究。

参考文献：

[1]张兴强，闫澎旺，赵成刚. 台背填土受交通荷载反复作用和桥台影响分析[J].公路，2002，（5）：31-35.

[2]廖雄华，周健，张克绪，等. 广义位移法在土-结构相互作用问题分析中的应用[J].岩土工程学报，2001，（6）：672-676.

[3]林小雄，韦喆，韦  成.  某高填土桥台位移倾斜分析与加固建议[J].山西建筑，2009，35（19）：320-321+326.

[4]朱彦鹏，于劲，王秀丽.柱列悬臂式支护桩的优化设计[J].甘肃工业大学学报，2000，（1）：90-95.

收稿日期：2022-06-22

作者简介：苏志明（1982 - ）， 男， 硕士， 福建泉州人， 高级工程师， 从事道路及桥梁设计工作。