桩-土-断层耦合作用下桥梁桩基竖向承载特性

摘要：基于海南铺前大桥,采用室内模型试验与数值仿真,分析了断层-桩-岩土相互作用时桥梁桩基的距离效应与承载特性。研究结果表明:在模型试验中,对于直径为6.3 cm,长度为60 cm的桩基,当断层与桩基水平距离由9.45 cm增加到22.05 cm时,承载力增幅为26.7%,当水平距离由22.05 cm增加到31.50 cm时,承载力增幅仅为3.8%,断层与桩基水平距离对桩基承载力影响度降至6.5%,可以忽略;当桩长一定,荷载相同时,断层与桩基水平距离越小,桩身轴力变化越小;当断层与桩基水平距离由9.45 cm增加到22.05 cm时,桩身30 cm处桩侧阻力增大了0.059 kN,水平距离对桩侧阻力影响度降低了44.5%,当水平距离由22.05 cm增加到31.50 cm时,桩侧阻力增大了0.029 kN,水平距离对桩侧阻力影响度降低了8.3%。在数值仿真中,在桩基直径为1.5 m,长度为30 m,覆盖层厚度为10 m的工况下,当断层与桩基水平距离由1.5 m增加到6.0 m时,承载力增幅由11.0%减小到6.5%,当水平距离由6.0 m增加到7.5 m时,承载力增幅减小到4.9%;当断层与桩基水平距离由7.5 m减小到1.5 m时,桩身轴力沿桩长方向减小趋势逐渐变缓,当桩长一定,荷载相同时,断层与桩基水平距离越小,桩身轴力变化越小;当断层与桩基水平距离由1.5 m增加到6.0 m时,桩身16 m处桩侧阻力增大了1.90 MN,水平距离对桩侧阻力影响度降低了28.0%,当水平距离由6.0 m增加到7.5 m时,桩侧阻力增大了0.33 MN,水平距离对桩侧阻力影响度降低了5.0%。模型试验与数值仿真结果均表明,在5倍桩径范围内,桩基竖向承载特性受断层与桩基水平距离的影响较大;超出5倍桩径后,水平距离的影响较小,甚至可以忽略;断层与桩基水平距离对承载力、桩侧阻力的影响度与桩侧阻力占比的仿真值均减小较快,在水平距离为5倍桩径时,较模型试验值分别降低了2.2%、6.0%、0.174,结果较理想化,可用作工程参考。