冻土桥梁桩基监测预警系统评估K5沉降差异

2023-08-23 理论教育版权反馈

【摘要】：也就是说，在路桥运营期间一旦路桥过渡段沉降差超过［Δs］，那么既有的路桥过渡段的构造措施已无法对这种不均匀沉降进行调节，从而对车辆通行留下安全隐患，也加速了路桥过渡段的破坏。基于上述路桥过渡段的沉降差异安全系数K的不同取值范围，可以给出对于路桥过渡段的沉降对于行车影响程度进行评价。

在实际工程中路桥过渡的地方，由于路基和桥基的基础形式不同，因此在建成后的使用过程中，两者沉降具有一定的差异。这种差异不仅在融土地区的路桥过渡段中可以见到，在冻土地区的路桥过渡段中表现得也更加明显。因此，在冻土区路桥过渡段的差异沉降的监测与评价对于路基具有极其重要的工程意义。

（1）路基沉降指标

按照路基设计资料，在路基使用年限内，由于土体固结、车辆荷载、降雨及冻胀和融沉等因素以及在荷载的作用下，设计沉降量设计值为［Sr］。

在实际工程监测中，路基沉降量为Sr。

（2）桥面沉降量

桥面的沉降量主要由桩基的沉降量引起，桩基的沉降量设计值［Sb］可参照具体工程设计资料，按照《建筑桩基技术规范》［84］（JGJ94-2008）第5.5.14条所给出的公式进行计算：

式中，s——桩基最终沉降量；

　　　m——以沉降计算点位为圆心，0.6倍的桩长为半径的水平面影响范围内的基桩数；

　　　n——沉降计算深度范围内土层计算分层数；分层数应结合土层性质，分层厚度不应超过计算深度的0.3倍

　　　σzi——水平面影响范围内各基桩对应力计算点桩端平面以下地i层土1/2厚度处产生的竖向附加应力之和。应力计算点应取与沉降计算点最接近的桩中心点；

　　　Δzi——第i计算土层厚度，m；

　　　Esi——第i层土的压缩模量，MPa。采用土的自重压力至土的自重压力加附加压力时的压缩模量。

　　　ψ——沉降经验计算系数。无当地经验时，取值为1.0；

　　　se——计算桩身压缩；

　　　Qj——第j桩在荷载准永久组合作用下（对于复合桩基应扣除承台底土体分担的荷载），桩顶的附加荷载，kN；

　　　lj——第j桩桩长；

　　　αj——第j桩总桩端阻力与桩顶荷载之比；近似取极限总端阻力与单桩极限承载力之比；

　　　Ip，ij、Is，ij——分别为第j桩的桩端阻力与桩侧阻力对计算轴线第i层计算土层1/2厚度处的应力影响系数，具体取值详见规范；

　　　Ec——桩身混凝土弹性模量；

　　　Aps——桩身截面面积；

上述桩基沉降主要是针对融土地区提出的，在采用上述公式对于冻土地区桩基沉降计算过程中，通过沉降经验系数ψ的合理取值可近似考虑冻土地区冻融循环对于沉降量的影响。

实际监测中，桩基的沉降量为沉降量Sb。

（3）路桥过渡段的评价

在路桥过渡段设计的过程中，按照上述路基设计沉降以及桥梁桩基设计沉降来进行路桥过渡段构造设计，以便使得车辆能够在路桥过渡段平顺通过。因此可以认为设计好的路桥过渡段能够允许的最大沉降差为［Δs］。也就是说，在路桥运营期间一旦路桥过渡段沉降差超过［Δs］，那么既有的路桥过渡段的构造措施已无法对这种不均匀沉降进行调节，从而对车辆通行留下安全隐患，也加速了路桥过渡段的破坏。基于此，我们可以通过引入路桥过渡段沉降差异安全系数K5对路桥过渡段的既有构造措施所允许的最大沉降差［Δs］与实际沉降差异Δs的关系进行分析以便进行评价，如式（7-37）所示：

式中，K5——路桥过渡段安全系数；

　　　［Δs］——路桥过渡段允许沉降差，［Δs］=|［sb］-［sr］|；

　　　Δs——路桥过渡段实际沉降差，Δs=|sb-sr|。

基于上述路桥过渡段的沉降差异安全系数K的不同取值范围，可以给出对于路桥过渡段的沉降对于行车影响程度进行评价。根据安全系数K的不同取值范围分别给出了路桥过渡段的四个评定标准如表7-7所示

表7-7　路桥过渡段评定标准

冻土桥梁桩基监测预警系统评估K5沉降差异

相关推荐