在国外,通过室内试验的方法研究了桥梁模板桩围堰的受力性,类似于梁的受力情况,桥梁模板桩在受力时会产生相对位移,根据这个相对位移,他们提出了一种数值计算方法,可以计算某些特定情况下由于桥梁模板桩变形而产生的弯矩,这种计算方法存在局域性,研究的理论还需要进一步深入。 在工程实践中,桥梁模板桩施工方案的计算中大多采用土体与桥梁模板桩分离,分别计算土压力再转换到桥梁模板桩上,再进行支撑内力计算,通过三次体系转换得到计算结果。计算往往把水压力和土压力简化成线性荷载作用于桥梁模板桩上,从而分析桥梁模板桩的应力和位移情况,这种水土分算的计算方法计算简单、概念明确,是现如今桥梁模板桩围堰设计采用的主流方法。 传统计算中,桥梁模板桩中的每道内支撑、封底混凝土、岩层等简化为铰支座以作为支撑点,桥梁模板桩则简化成多跨连续梁,把水土压力分别简化成线性荷载作用于梁上,取lm作为计算宽度;然后计算得到的支撑反力,取各种工况中的最不利值,将这个最不利值以均布荷载的方式作用于内支撑围图,并对这组围图进行受力计算,同时得到内支撑的受力情况。封底混凝土的抗管涌计算中,一般要求满足外部的水的渗流力要小于土底混凝土的自重,同时,封底混凝土和桥梁模板桩围堰一起要满足整体抗浮要求。桥梁模板桩最小入土深度计算中,取当被动土压力与内侧水压力之和等于主动土压力和外侧水压力时的入土深度作为最小入土深度,并结合抗倾覆稳定时的入土深度来确定桥梁模板桩最小入土深度。如果在动水作用下的围堰计算还需要对整个围堰结构在动水压力作用下的抗倾覆能力验算其整体稳定性计算。 桥梁模板桩施工方案计算过程中,这种设计计算方法的计算原理都是基于简化假定和工程经验,只能在一定程度上反应实际情况,只能基本满足设计要求,若考虑到土体的变形而导致受力的变化,那简化计算方法就带有局限性。传统计算方法可以对不同工况、不同工序中桥梁模板桩围堰施工的应力和变形分析,得到关键部位的应力和变形发展变化规律,这对于施工实践尤其是确保安全具有重要的参考价值。 桥梁模板桩围堰施工方案设计还可以使用有限元分析法。通过现有的有限元软件Abaques CAE, Ansys, Midas等进行三维的模拟,根据不同的开挖层设计开挖工况,给土体和桥梁模板桩加上相互作用,可以更加真实反映桥梁模板桩的应力和位移变化。但有限元法的建模比较复杂,模拟异形的桥梁模板桩只能使用等效替代的方法,同时对土层进行模拟时,各类参数的选择对计算结果的影响比较大。www.zbtaixing.com
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