深基礎(chǔ)橋梁講義

1、橋梁深基礎(chǔ)工程講義橋梁深基礎(chǔ)工程講義 第一講第一講 面向二十一世紀(jì)的深基礎(chǔ)工程面向二十一世紀(jì)的深基礎(chǔ)工程 l1深基礎(chǔ)工程的概念設(shè)計(jì)越來(lái)越重要深基礎(chǔ)工程的概念設(shè)計(jì)越來(lái)越重要l 2深基礎(chǔ)工程中存在的主要力學(xué)問(wèn)題深基礎(chǔ)工程中存在的主要力學(xué)問(wèn)題l 土壓力計(jì)算土壓力計(jì)算 l 土的本構(gòu)模型土的本構(gòu)模型 l 時(shí)空效應(yīng)時(shí)空效應(yīng) l 可靠度理論可靠度理論 l 沉降問(wèn)題沉降問(wèn)題 l3深基礎(chǔ)工程中的計(jì)算機(jī)應(yīng)用和深基礎(chǔ)工程中的計(jì)算機(jī)應(yīng)用和 、集成智能系統(tǒng)、集成智能系統(tǒng)l 4超超長(zhǎng)樁基設(shè)計(jì)與施工的重要變革長(zhǎng)樁基設(shè)計(jì)與施工的重要變革-沉降控制沉降控制l 5地基、基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)整體共同作用地基、基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)整體共同作用

2、理論的建立和廣泛應(yīng)理論的建立和廣泛應(yīng)l 6逆筑法更加完善與廣泛應(yīng)用逆筑法更加完善與廣泛應(yīng)用 l 7深基坑支護(hù)展望深基坑支護(hù)展望l 8深基坑支護(hù)展望深基坑支護(hù)展望 二十一世紀(jì)深基礎(chǔ)工程隨著大跨度橋二十一世紀(jì)深基礎(chǔ)工程隨著大跨度橋梁飛速發(fā)展而發(fā)展。梁飛速發(fā)展而發(fā)展。 深基礎(chǔ)在橋梁、高層建筑、高塔、筒深基礎(chǔ)在橋梁、高層建筑、高塔、筒倉(cāng)等建倉(cāng)等建( (構(gòu)構(gòu)) )筑物中得到廣泛應(yīng)用。深基礎(chǔ)筑物中得到廣泛應(yīng)用。深基礎(chǔ)的建造技術(shù)復(fù)雜的建造技術(shù)復(fù)雜, ,施工風(fēng)險(xiǎn)很大并對(duì)施工施工風(fēng)險(xiǎn)很大并對(duì)施工設(shè)備和技術(shù)的依賴性很強(qiáng)。設(shè)備和技術(shù)的依賴性很強(qiáng)。 如果深基礎(chǔ)工程一旦發(fā)生事故如果深基礎(chǔ)工程一旦發(fā)生事故, ,往往對(duì)往往

3、對(duì)環(huán)境造成很大的影響和損失環(huán)境造成很大的影響和損失, ,事后工作處事后工作處理也很困難。理也很困難。1.1.深基礎(chǔ)工程的概念設(shè)計(jì)越來(lái)越重要深基礎(chǔ)工程的概念設(shè)計(jì)越來(lái)越重要 l 目前,深基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)與施工出現(xiàn)“事故多、花費(fèi)多、浪費(fèi)大”的現(xiàn)象,因此其概念設(shè)計(jì)越來(lái)越重要。l 一定要按照黃熙齡院士提出的設(shè)計(jì)三原則(地基承載力、變形和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求地基承載力、變形和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求)執(zhí)行。l 根據(jù)約100個(gè)深基礎(chǔ)事故的調(diào)查表明,由于概念設(shè)計(jì)和計(jì)算有誤的達(dá)到25%以上。1 .1深基礎(chǔ)的類型和適用條件深基礎(chǔ)的類型和適用條件l 深基礎(chǔ)的類型常包括箱基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)、樁箱基礎(chǔ)、樁筏基礎(chǔ)樁箱基礎(chǔ)、樁筏基礎(chǔ),沉箱、

4、沉井沉箱、沉井等。l 深基礎(chǔ)的選型必須根據(jù)場(chǎng)地的深基礎(chǔ)的選型必須根據(jù)場(chǎng)地的工程地質(zhì)工程地質(zhì)、水水文地質(zhì)文地質(zhì)和和環(huán)境條件環(huán)境條件,滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定要求。對(duì)滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定要求。對(duì)天然地基承載力較低、建筑物對(duì)地基的沉降和結(jié)天然地基承載力較低、建筑物對(duì)地基的沉降和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求較高時(shí)構(gòu)穩(wěn)定性要求較高時(shí),要特別重視深基礎(chǔ)的適用條要特別重視深基礎(chǔ)的適用條件件。l 環(huán)境對(duì)深基礎(chǔ)工程的概念設(shè)計(jì)和施工有重要的影響和制約。1.2深基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的關(guān)系深基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的關(guān)系l 深基礎(chǔ)埋深問(wèn)題深基礎(chǔ)埋深問(wèn)題l 要認(rèn)真研究大跨高墩及高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問(wèn)題,根據(jù)不同條件確定基礎(chǔ)最淺埋深。l 深基礎(chǔ)筏板深基礎(chǔ)筏板

5、(筏基及箱基筏基及箱基)厚度厚度l 要從理論上研究此厚度與上部結(jié)構(gòu)體系的關(guān)系,找出其最佳值。l深基礎(chǔ)中樁基深基礎(chǔ)中樁基 l 樁長(zhǎng)和最佳樁徑問(wèn)題。由于持力層的限制,所以最佳樁徑對(duì)每個(gè)特定工程而言,是很容易找到的。 l沉降與樁數(shù)的關(guān)系沉降與樁數(shù)的關(guān)系l 按沉降控制設(shè)計(jì)樁基,在某一樁長(zhǎng)確定后,找到沉降與樁數(shù)的關(guān)系。如果持力層不受限制,樁的沉降在樁數(shù)確定以后,與樁長(zhǎng)也有關(guān)系。l深基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)統(tǒng)一設(shè)計(jì)理論深基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)統(tǒng)一設(shè)計(jì)理論。2 2深基礎(chǔ)工程中存在的主要力學(xué)問(wèn)題深基礎(chǔ)工程中存在的主要力學(xué)問(wèn)題l 深基礎(chǔ)工程相對(duì)上部結(jié)構(gòu)而言,其最大的難題是力學(xué)問(wèn)題,很多問(wèn)題說(shuō)不清楚。真是“上天容易入地難”。l 以

6、下提出五個(gè)主要的、至今還沒(méi)有解決的力學(xué)問(wèn)題。2 .1土壓力計(jì)算土壓力計(jì)算 l 目前在土壓力的計(jì)算中,仍主要采用經(jīng)典的朗肯與庫(kù)侖土壓力理論。這兩種土壓力理論是根據(jù)土的極限平衡條件和一些假定條件推導(dǎo)而來(lái)的,在實(shí)際工程的土壓力計(jì)算中發(fā)揮了非常重要的作用。l 但但深基礎(chǔ)工程中的土壓力明顯地不同于剛性深基礎(chǔ)工程中的土壓力明顯地不同于剛性擋土墻的土壓力擋土墻的土壓力,一方面土體一般不處在極限平衡一方面土體一般不處在極限平衡狀態(tài)狀態(tài),另一方面土的實(shí)際情況與經(jīng)典土壓力理論的另一方面土的實(shí)際情況與經(jīng)典土壓力理論的有關(guān)假定相差較遠(yuǎn)有關(guān)假定相差較遠(yuǎn),影響土壓力的因素更為復(fù)雜影響土壓力的因素更為復(fù)雜。 l 為了得到更

7、切合實(shí)際的土壓力,除了理論研究外,應(yīng)特別注意進(jìn)行大量的現(xiàn)場(chǎng)土壓力測(cè)試工作、注意區(qū)域土壓力的差別,從根本上著手研究土的本構(gòu)模型以進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和分析,并且將理論計(jì)算和實(shí)測(cè)土壓力進(jìn)行對(duì)照,以期能得到一個(gè)較為合理的半經(jīng)驗(yàn)半理論的公式。l 2. 2土的本構(gòu)模型土的本構(gòu)模型 l 土的本構(gòu)模型不僅是土力學(xué)的基本問(wèn)題土的本構(gòu)模型不僅是土力學(xué)的基本問(wèn)題,而且也而且也是深基礎(chǔ)工程中的一個(gè)重要和關(guān)鍵的問(wèn)題。是深基礎(chǔ)工程中的一個(gè)重要和關(guān)鍵的問(wèn)題。l 近20年來(lái),各國(guó)學(xué)者提出了百多個(gè)本構(gòu)模型,但在工程中應(yīng)用較廣的仍然是線彈性模型、鄧肯-張非線性彈性模型與其它較簡(jiǎn)單的和較容易測(cè)定參數(shù)的模型,l 彈塑性模型雖然在理論上有較

8、大的優(yōu)越性,但在工程實(shí)踐中仍采用不多。土的本構(gòu)模型研究是前瞻性、基礎(chǔ)性的研究,它涉及計(jì)算的準(zhǔn)確性、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性,對(duì)深基礎(chǔ)工程具有重要的意義,今后應(yīng)當(dāng)繼續(xù)研究比較簡(jiǎn)單而又實(shí)用的計(jì)算方法和模型,并且可以和土的三相結(jié)構(gòu)理論結(jié)合起來(lái)進(jìn)行研究。2 .3時(shí)空效應(yīng)時(shí)空效應(yīng)l 軟土地基中的深基礎(chǔ)工程存在著較明顯的軟土地基中的深基礎(chǔ)工程存在著較明顯的時(shí)空效應(yīng)時(shí)空效應(yīng).l 即深基礎(chǔ)工程的穩(wěn)定、變形與深基礎(chǔ)施即深基礎(chǔ)工程的穩(wěn)定、變形與深基礎(chǔ)施工過(guò)程中每個(gè)步驟的空間幾何尺寸和某些工過(guò)程中每個(gè)步驟的空間幾何尺寸和某些施工環(huán)節(jié)的暴露時(shí)間等施工環(huán)節(jié)的暴露時(shí)間等施工參數(shù)施工參數(shù), ,有著明顯有著明顯時(shí)間空間概念及相關(guān)性。時(shí)

9、間空間概念及相關(guān)性。l 在深基礎(chǔ)工程中考慮時(shí)空效應(yīng)在深基礎(chǔ)工程中考慮時(shí)空效應(yīng), ,主要是為了改善主要是為了改善深基礎(chǔ)工程的設(shè)計(jì)施工方法深基礎(chǔ)工程的設(shè)計(jì)施工方法, ,制定科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合制定科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合理的施工工藝?yán)淼氖┕すに? ,達(dá)到深基礎(chǔ)工程穩(wěn)定和控制變形的達(dá)到深基礎(chǔ)工程穩(wěn)定和控制變形的目的。目的。l 時(shí)間效應(yīng)時(shí)間效應(yīng)和和空間效應(yīng)空間效應(yīng)往往互相聯(lián)系往往互相聯(lián)系,共同作用于共同作用于深基礎(chǔ)工程。目前對(duì)時(shí)空效應(yīng)還沒(méi)有較完整的理深基礎(chǔ)工程。目前對(duì)時(shí)空效應(yīng)還沒(méi)有較完整的理論計(jì)算論計(jì)算,一般采用有限元法來(lái)分析一般采用有限元法來(lái)分析,但只能做一定但只能做一定程度的理論探討程度的理論探討,實(shí)際應(yīng)用時(shí)還按

10、工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行某實(shí)際應(yīng)用時(shí)還按工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行某些估算和判斷。些估算和判斷。l 這些估算和判斷結(jié)果對(duì)施工工藝、施工過(guò)程也這些估算和判斷結(jié)果對(duì)施工工藝、施工過(guò)程也具有十分重要的作用。避免了不少事故的發(fā)生具有十分重要的作用。避免了不少事故的發(fā)生, ,有有明顯的經(jīng)濟(jì)效益明顯的經(jīng)濟(jì)效益。2. 4可靠度理論可靠度理論l 由于深基礎(chǔ)工程本身的不確定性和復(fù)雜由于深基礎(chǔ)工程本身的不確定性和復(fù)雜性性, ,決定了它的風(fēng)險(xiǎn)較大決定了它的風(fēng)險(xiǎn)較大, ,前面也提到在深基前面也提到在深基礎(chǔ)工程的分析計(jì)算中礎(chǔ)工程的分析計(jì)算中, ,計(jì)算模型、參數(shù)和土計(jì)算模型、參數(shù)和土壓力荷載等不確定的因素很多壓力荷載等不確定的因素很多。l 通過(guò)運(yùn)

11、用以概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)為基礎(chǔ)通過(guò)運(yùn)用以概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)為基礎(chǔ)的可靠性理論，在確保深基礎(chǔ)工程安全的的可靠性理論，在確保深基礎(chǔ)工程安全的前提下前提下,所有深基礎(chǔ)工程還必須追求合理的所有深基礎(chǔ)工程還必須追求合理的造價(jià)。造價(jià)。l還由于深基礎(chǔ)工程中包含了多個(gè)相互聯(lián)系、相互作用的部分,破壞模式也多種多樣,而破壞的后果又往往很嚴(yán)重,因此應(yīng)當(dāng)進(jìn)行全面系統(tǒng)的分析,既要分析深基礎(chǔ)整體的可靠度,又要分析單個(gè)構(gòu)件的可靠度;既要分析方案的安全度,又要分析方案的經(jīng)濟(jì)成本,從多個(gè)方案中選出對(duì)減小風(fēng)險(xiǎn)最經(jīng)濟(jì)的方案。2 .5沉降問(wèn)題沉降問(wèn)題l 深基礎(chǔ)工程中沉降和差異沉降是一個(gè)重要的問(wèn)題。l 目前對(duì)于地基的沉降計(jì)算目前對(duì)于地基

12、的沉降計(jì)算,常將地基土視做常將地基土視做純粹彈性材料純粹彈性材料,按經(jīng)典彈性理論計(jì)算地基中按經(jīng)典彈性理論計(jì)算地基中的應(yīng)力分布的應(yīng)力分布,用單向固結(jié)儀測(cè)定土的彈性模用單向固結(jié)儀測(cè)定土的彈性模量后量后,再按分層總和法計(jì)算沉降。再按分層總和法計(jì)算沉降。 由于以上假定與地基土的實(shí)際情況不完全相符由于以上假定與地基土的實(shí)際情況不完全相符, ,且試驗(yàn)參數(shù)也與原狀土有所不同且試驗(yàn)參數(shù)也與原狀土有所不同, ,因此沉降的計(jì)算因此沉降的計(jì)算結(jié)果同實(shí)測(cè)結(jié)果往往差別較大結(jié)果同實(shí)測(cè)結(jié)果往往差別較大。 l 所以現(xiàn)行“規(guī)范規(guī)范”中規(guī)定了一個(gè)經(jīng)驗(yàn)修中規(guī)定了一個(gè)經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)正系數(shù), ,顯然這只能作為一種粗略的估算顯然這只能作為

13、一種粗略的估算。深基礎(chǔ)工程的沉降涉及的因素更多深基礎(chǔ)工程的沉降涉及的因素更多, ,計(jì)算更計(jì)算更加復(fù)雜加復(fù)雜, ,而要求計(jì)算的準(zhǔn)確度更高而要求計(jì)算的準(zhǔn)確度更高, ,應(yīng)該說(shuō)應(yīng)該說(shuō), ,高高層建筑深基礎(chǔ)沉降計(jì)算問(wèn)題還遠(yuǎn)沒(méi)有解決。層建筑深基礎(chǔ)沉降計(jì)算問(wèn)題還遠(yuǎn)沒(méi)有解決。l為了提高深基礎(chǔ)工程沉降計(jì)算的準(zhǔn)確性為了提高深基礎(chǔ)工程沉降計(jì)算的準(zhǔn)確性, ,目目前應(yīng)對(duì)深基礎(chǔ)工程的地基沉降進(jìn)行大量和前應(yīng)對(duì)深基礎(chǔ)工程的地基沉降進(jìn)行大量和長(zhǎng)期的觀測(cè)工作長(zhǎng)期的觀測(cè)工作, ,積累實(shí)測(cè)資料積累實(shí)測(cè)資料, ,并將實(shí)測(cè)值并將實(shí)測(cè)值與計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比分析與計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比分析, ,從而找到適合本地從而找到適合本地區(qū)沉降計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)方法。區(qū)沉

14、降計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)方法。國(guó)內(nèi)外在這方面的實(shí)國(guó)內(nèi)外在這方面的實(shí)測(cè)資料都不多。測(cè)資料都不多。3 深基礎(chǔ)工程中的計(jì)算機(jī)應(yīng)用和深基礎(chǔ)工程中的計(jì)算機(jī)應(yīng)用和、集成智能系統(tǒng)、集成智能系統(tǒng)l 采用國(guó)際上普遍接受的力學(xué)原理、充分考慮土的采用國(guó)際上普遍接受的力學(xué)原理、充分考慮土的非線性和固結(jié)特性非線性和固結(jié)特性,將地基基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)視為一將地基基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)視為一個(gè)整體個(gè)整體,按整體共同作用進(jìn)行分析按整體共同作用進(jìn)行分析,并一體化完成并一體化完成從分析計(jì)算到繪制施工圖的工作。從分析計(jì)算到繪制施工圖的工作。l 在深基礎(chǔ)工程系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中在深基礎(chǔ)工程系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中,還應(yīng)遵循還應(yīng)遵循理論研究、數(shù)值分析和現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)測(cè)相結(jié)合

15、的技理論研究、數(shù)值分析和現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)測(cè)相結(jié)合的技術(shù)原則。此外術(shù)原則。此外,系統(tǒng)和系統(tǒng)必須有完系統(tǒng)和系統(tǒng)必須有完善的前后處理功能、方便易用的圖形用戶界面和善的前后處理功能、方便易用的圖形用戶界面和良好的在線文檔使用說(shuō)明系統(tǒng)。良好的在線文檔使用說(shuō)明系統(tǒng)。4超長(zhǎng)樁基設(shè)計(jì)與施工的重要變革超長(zhǎng)樁基設(shè)計(jì)與施工的重要變革-沉降控制沉降控制l 目前樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)目前樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)( (包括相關(guān)規(guī)范包括相關(guān)規(guī)范) )是按承載力是按承載力( (強(qiáng)強(qiáng)度度) )考慮的考慮的, ,即認(rèn)為所有的上部結(jié)構(gòu)荷載都由樁承即認(rèn)為所有的上部結(jié)構(gòu)荷載都由樁承擔(dān)擔(dān), ,樁間土幾乎不承擔(dān)荷載樁間土幾乎不承擔(dān)荷載, ,并根據(jù)這一原則來(lái)設(shè)并根據(jù)這

16、一原則來(lái)設(shè)計(jì)計(jì)算樁的數(shù)量和布樁。計(jì)計(jì)算樁的數(shù)量和布樁。l 但近年來(lái)的許多研究表明但近年來(lái)的許多研究表明, ,對(duì)于群樁基礎(chǔ)對(duì)于群樁基礎(chǔ),為了為了建立豎向剛度較大的樁土混合地基所需要建立豎向剛度較大的樁土混合地基所需要的樁數(shù)并不多的樁數(shù)并不多,即按沉降控制設(shè)計(jì)的樁數(shù)比即按沉降控制設(shè)計(jì)的樁數(shù)比目前按承載力控制設(shè)計(jì)的樁數(shù)要少目前按承載力控制設(shè)計(jì)的樁數(shù)要少,一般可一般可減少減少10%以上以上。l此外此外, ,在軟土地基中很多工程所處天然地基在軟土地基中很多工程所處天然地基的強(qiáng)度能滿足設(shè)計(jì)荷載要求的強(qiáng)度能滿足設(shè)計(jì)荷載要求, ,但地基的沉降但地基的沉降過(guò)大過(guò)大, ,對(duì)于這種情形對(duì)于這種情形, ,樁可視為減少

17、沉降的措樁可視為減少沉降的措施和構(gòu)件。由于在沉降控制設(shè)計(jì)中施和構(gòu)件。由于在沉降控制設(shè)計(jì)中, ,考慮了考慮了樁與樁間土的共同作用樁與樁間土的共同作用, ,可以比按承載力控可以比按承載力控制的設(shè)計(jì)較顯著地減少樁數(shù)。制的設(shè)計(jì)較顯著地減少樁數(shù)。 l 近年來(lái)在國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)和施工了一些超長(zhǎng)樁基工程項(xiàng)目近年來(lái)在國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)和施工了一些超長(zhǎng)樁基工程項(xiàng)目, ,均取得了成功。均取得了成功。5地基、基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)整體共同作用理地基、基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)整體共同作用理論的建立和廣泛應(yīng)用論的建立和廣泛應(yīng)用l 上部結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)整體共同作用是把上部結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)整體共同作用是把上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)、地基基礎(chǔ)、地基(若有樁基礎(chǔ)則包括

18、樁若有樁基礎(chǔ)則包括樁)作為一個(gè)整體作為一個(gè)整體進(jìn)行計(jì)算分析進(jìn)行計(jì)算分析,強(qiáng)調(diào)滿足上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)、地基在強(qiáng)調(diào)滿足上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)、地基在相互接觸處的位移協(xié)調(diào)條件相互接觸處的位移協(xié)調(diào)條件。l 通過(guò)工程實(shí)踐發(fā)現(xiàn)通過(guò)工程實(shí)踐發(fā)現(xiàn),用常規(guī)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的上部結(jié)用常規(guī)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的上部結(jié)構(gòu)構(gòu),其設(shè)計(jì)內(nèi)力值與實(shí)測(cè)內(nèi)力值有很大的差距其設(shè)計(jì)內(nèi)力值與實(shí)測(cè)內(nèi)力值有很大的差距,在在底層梁柱和邊跨梁柱中的差距尤為明顯底層梁柱和邊跨梁柱中的差距尤為明顯,而基礎(chǔ)的而基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)內(nèi)力值則比實(shí)測(cè)內(nèi)力值偏大較多設(shè)計(jì)內(nèi)力值則比實(shí)測(cè)內(nèi)力值偏大較多。l 目前地基目前地基 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 上部結(jié)構(gòu)整體共同作用理論上部結(jié)構(gòu)整體共同作用理論(以下以下簡(jiǎn)

19、稱為整體共同作用理論簡(jiǎn)稱為整體共同作用理論)還處在局部研究還處在局部研究,個(gè)別個(gè)別經(jīng)驗(yàn)的階段經(jīng)驗(yàn)的階段,還未形成一個(gè)比較成熟的理論體系還未形成一個(gè)比較成熟的理論體系,在實(shí)踐中還未被廣泛地應(yīng)用在實(shí)踐中還未被廣泛地應(yīng)用,很多研究結(jié)論還未納很多研究結(jié)論還未納入規(guī)范入規(guī)范。l 由于整體共同作用通常都是三維空間問(wèn)題由于整體共同作用通常都是三維空間問(wèn)題,計(jì)算計(jì)算量相當(dāng)大量相當(dāng)大,加上地基土的物理力學(xué)性質(zhì)與鋼筋、混加上地基土的物理力學(xué)性質(zhì)與鋼筋、混凝土等材料的物理力學(xué)性質(zhì)有很大的差別、且難凝土等材料的物理力學(xué)性質(zhì)有很大的差別、且難以研究以研究,所以共同作用的分析難度很大所以共同作用的分析難度很大,相當(dāng)復(fù)雜相

20、當(dāng)復(fù)雜繁瑣。繁瑣。同時(shí)也還沒(méi)有類似于上部結(jié)構(gòu)的、同時(shí)也還沒(méi)有類似于上部結(jié)構(gòu)的、那樣比較成熟實(shí)、那樣比較成熟實(shí)用的分析軟件用的分析軟件。6.逆筑法更加完善與廣泛應(yīng)用逆筑法更加完善與廣泛應(yīng)用 l深基礎(chǔ)工程的傳統(tǒng)施工方法是先向下開(kāi)挖深基礎(chǔ)工程的傳統(tǒng)施工方法是先向下開(kāi)挖基坑、待開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后基坑、待開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后,澆筑鋼筋混凝澆筑鋼筋混凝土底板、再自下而上逐層施工各層地下室土底板、再自下而上逐層施工各層地下室結(jié)構(gòu)和上部結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)和上部結(jié)構(gòu)。l 這種傳統(tǒng)的施工方法存在許多問(wèn)題這種傳統(tǒng)的施工方法存在許多問(wèn)題,如深基礎(chǔ)工程如深基礎(chǔ)工程的施工時(shí)間很長(zhǎng)、基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)置困難很大、的施工時(shí)間很長(zhǎng)、基坑支護(hù)結(jié)

21、構(gòu)的設(shè)置困難很大、支護(hù)結(jié)構(gòu)的材料和人工的浪費(fèi)支護(hù)結(jié)構(gòu)的材料和人工的浪費(fèi);支護(hù)結(jié)構(gòu)水平側(cè)移支護(hù)結(jié)構(gòu)水平側(cè)移并引起的地面沉降、基坑施工過(guò)程中降水引起的并引起的地面沉降、基坑施工過(guò)程中降水引起的地面沉降及其對(duì)周圍環(huán)境的影響等等。地面沉降及其對(duì)周圍環(huán)境的影響等等。 l 為了改善和克服傳統(tǒng)施工方法的這些弊病,一種新的深基礎(chǔ)施工方法 逆筑法在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。運(yùn)用逆筑法,可明顯縮短深基礎(chǔ)工程施工的總工期、減小基坑的變形和相鄰建筑物的沉降、使底板設(shè)計(jì)更加合理、節(jié)省支護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐費(fèi)用,降低工程造價(jià),尤其是保障了深基礎(chǔ)工程的施工安全。l 我國(guó)應(yīng)用逆筑法建造了若干工程取得成功,但還缺乏專門為逆筑法開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)和計(jì)

22、算機(jī)輔助施工用的系統(tǒng)。l 逆筑法應(yīng)用的廣泛程度和深度也有差距。逆筑法最大的困難是挖土、出土問(wèn)題,我國(guó)已找到了一些實(shí)用的方法。逆筑法中更需要研究整體共同作用理論,如差異沉降控制問(wèn)題等。7.深基坑支護(hù)展望深基坑支護(hù)展望 l常見(jiàn)的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)有樁錨常見(jiàn)的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)有樁錨(撐撐)、墻錨、墻錨(撐撐)、土釘墻、重力式墻、水泥土墻、放坡、土釘墻、重力式墻、水泥土墻、放坡開(kāi)挖等簡(jiǎn)單型式開(kāi)挖等簡(jiǎn)單型式,也可由簡(jiǎn)單型式組成復(fù)合也可由簡(jiǎn)單型式組成復(fù)合結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu),如由土釘墻和樁錨組成的復(fù)合擋土結(jié)如由土釘墻和樁錨組成的復(fù)合擋土結(jié)構(gòu)構(gòu)。 l 深基坑的穩(wěn)定性深基坑的穩(wěn)定性,支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形、支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形、

23、基坑周邊地層的位移及其對(duì)周圍建筑物和基坑周邊地層的位移及其對(duì)周圍建筑物和地下管線等的影響地下管線等的影響,目前還不能進(jìn)行準(zhǔn)確的目前還不能進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算分析。所以近年來(lái)連續(xù)介質(zhì)有限元法計(jì)算分析。所以近年來(lái)連續(xù)介質(zhì)有限元法也得到了較廣泛的應(yīng)用。也得到了較廣泛的應(yīng)用。 l 由于受土本構(gòu)關(guān)系研究的影響由于受土本構(gòu)關(guān)系研究的影響,盡管用平盡管用平面有限元法面有限元法,空間有限元法等連續(xù)介質(zhì)有限空間有限元法等連續(xù)介質(zhì)有限元法和接觸面單元從理論上講有很大的優(yōu)元法和接觸面單元從理論上講有很大的優(yōu)越性越性,可以得到基坑周邊土體的應(yīng)力場(chǎng)、位可以得到基坑周邊土體的應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)的分布移場(chǎng)的分布,但其理論計(jì)算值與基坑

24、的實(shí)測(cè)但其理論計(jì)算值與基坑的實(shí)測(cè)值有較大值有較大的差距,尤其是基坑底部的隆起量。l l為了更好地反映工程實(shí)際,深基坑支護(hù)應(yīng)把土與支護(hù)結(jié)構(gòu)做為一個(gè)整體,按共同作用的計(jì)算理論進(jìn)行分析計(jì)算,計(jì)算中還應(yīng)考慮到土的應(yīng)力路徑、土的各向異性,軟土的流變性、原狀土的擾動(dòng)等因素,結(jié)合現(xiàn)代有限元理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成就,盡快建立起較合理的計(jì)算模型和方法并開(kāi)發(fā)相應(yīng)的系統(tǒng)進(jìn)行推廣。l 8.深基礎(chǔ)工程設(shè)備和技術(shù)創(chuàng)新問(wèn)題深基礎(chǔ)工程設(shè)備和技術(shù)創(chuàng)新問(wèn)題l深基礎(chǔ)工程對(duì)設(shè)備和技術(shù)的依賴性很大深基礎(chǔ)工程對(duì)設(shè)備和技術(shù)的依賴性很大, ,同同時(shí)這些專用設(shè)備和技術(shù)投資大時(shí)這些專用設(shè)備和技術(shù)投資大, ,對(duì)其工程實(shí)對(duì)其工程實(shí)施和發(fā)展又有重要制

25、約作用。因此施和發(fā)展又有重要制約作用。因此, ,設(shè)備和設(shè)備和技術(shù)創(chuàng)新對(duì)深基礎(chǔ)工程的發(fā)展起著決定性技術(shù)創(chuàng)新對(duì)深基礎(chǔ)工程的發(fā)展起著決定性的作用的作用。 l我國(guó)的地下連續(xù)墻設(shè)備、超長(zhǎng)錨桿機(jī)和樁基檢測(cè)設(shè)備同國(guó)外相比還有相當(dāng)?shù)牟罹唷＿@里應(yīng)特別指出,我國(guó)深基礎(chǔ)工程的施工技術(shù)、施工方法同國(guó)外先進(jìn)水平相比,相差并不很大(主要受設(shè)備限制),有的已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。l目前中國(guó)的深基礎(chǔ)工程總體水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,仍有相當(dāng)?shù)牟罹?特別是專用設(shè)備和測(cè)試技術(shù)。l我國(guó)在土的本構(gòu)關(guān)系、按沉降控制設(shè)計(jì)法、土的本構(gòu)關(guān)系、按沉降控制設(shè)計(jì)法、變剛度法、時(shí)空效應(yīng)、半逆筑法、基坑支變剛度法、時(shí)空效應(yīng)、半逆筑法、基坑支護(hù)、護(hù)、“共同作用

26、共同作用”、樁端壓漿、擠擴(kuò)竹節(jié)、樁端壓漿、擠擴(kuò)竹節(jié)樁、鉆孔壓漿樁、地基處理等樁、鉆孔壓漿樁、地基處理等方面取得了很好的效果,在國(guó)內(nèi)外產(chǎn)生了良好影響。l21世紀(jì),我國(guó)必然要修建大量的高層和超高層建筑。這將為深基礎(chǔ)工程的發(fā)展帶來(lái)難得的機(jī)遇和巨大的挑戰(zhàn),也為逐步解決上述問(wèn)題提供了客觀條件。第二講第二講 橋梁深基礎(chǔ)發(fā)展概述橋梁深基礎(chǔ)發(fā)展概述1、橋梁深基礎(chǔ)的發(fā)展?fàn)顩r、橋梁深基礎(chǔ)的發(fā)展?fàn)顩rl1.11.1我國(guó)橋梁深基礎(chǔ)我國(guó)橋梁深基礎(chǔ)發(fā)展中幾個(gè)階段發(fā)展中幾個(gè)階段l 第一階段為大力發(fā)展管樁及混凝土樁基礎(chǔ)第一階段為大力發(fā)展管樁及混凝土樁基礎(chǔ)。 50年代修建武漢長(zhǎng)江大橋的需要,首創(chuàng)管樁基礎(chǔ),自此管樁直徑由1.5發(fā)展

27、到3. 0、3 .6、5 .8;由普通鋼筋混凝土發(fā)展到預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土。l 第二階段為大力發(fā)展沉井和鉆孔樁基礎(chǔ)第二階段為大力發(fā)展沉井和鉆孔樁基礎(chǔ)。 60年代因修建南京長(zhǎng)江大橋的需要,由于施工水深達(dá)30 .5、覆蓋層厚度達(dá)54 .87,發(fā)展了重型沉井、深水浮運(yùn)鋼筋混凝土沉井和鋼沉井;又因成昆線的建設(shè),開(kāi)始較大規(guī)模發(fā)展鉆孔樁基礎(chǔ)。l第三階段為大力發(fā)展復(fù)合基礎(chǔ)第三階段為大力發(fā)展復(fù)合基礎(chǔ) 從20世紀(jì)70年代修建九江長(zhǎng)江大橋開(kāi)始,首創(chuàng)了雙壁鋼箱圍堰鉆孔樁復(fù)合基礎(chǔ); 20世紀(jì)80年代,在修建茅嶺江鐵路大橋時(shí)采用了平臺(tái)式套箱圍堰;在修建肇慶西江大橋時(shí)，除了采用鉆孔樁、沉井及鋼管樁基礎(chǔ)外,還采用了雙承臺(tái)鋼管樁

28、基礎(chǔ)。從上面的發(fā)展階段來(lái)看,到了20世紀(jì)90年代,我國(guó)深水流急和軟弱覆蓋層基礎(chǔ)的施工和技術(shù)水平已進(jìn)入世界先進(jìn)行列。根據(jù)40多個(gè)國(guó)內(nèi)外深水和軟弱河床的橋梁深基礎(chǔ)的資料,在深水及軟弱河床上修建的深基礎(chǔ)形式可以大體分為如下5類。l1) 樁基礎(chǔ)分為預(yù)制打入樁、管樁和鉆孔樁基礎(chǔ)。l2) 沉井基礎(chǔ)有重型沉井、深水浮運(yùn)鋼筋混凝土沉井、氣壓沉井和鋼沉井等。l3) 樁基復(fù)合基礎(chǔ)為雙壁鋼箱圍堰加樁基的復(fù)合基礎(chǔ)。l4) 筑島基礎(chǔ)法,島內(nèi)采用地下連續(xù)墻或沉井等。l5) 采用其它圍堰形式的天然地基上重力式擴(kuò)大基礎(chǔ)。以下分別就國(guó)內(nèi)外在這幾類橋梁基礎(chǔ)形式上的具體使用工程實(shí)例進(jìn)行較為詳細(xì)的分析。深基礎(chǔ)尤其是大跨徑橋梁的深水基

29、礎(chǔ)深基礎(chǔ)尤其是大跨徑橋梁的深水基礎(chǔ)，往往，往往需要解決施工技術(shù)上的許多難點(diǎn)，也往往是控制需要解決施工技術(shù)上的許多難點(diǎn)，也往往是控制整個(gè)橋梁工程進(jìn)度的關(guān)鍵工程，其費(fèi)用也占橋梁整個(gè)橋梁工程進(jìn)度的關(guān)鍵工程，其費(fèi)用也占橋梁造價(jià)相當(dāng)大的比重。造價(jià)相當(dāng)大的比重。 深水基礎(chǔ)：大直徑鋼管樁、大直徑混凝土灌注深水基礎(chǔ)：大直徑鋼管樁、大直徑混凝土灌注樁和空心樁、復(fù)合基礎(chǔ)均得到較廣泛的采用，地樁和空心樁、復(fù)合基礎(chǔ)均得到較廣泛的采用，地下連續(xù)墻已在橋梁基礎(chǔ)中采用，超大的沉井也已下連續(xù)墻已在橋梁基礎(chǔ)中采用，超大的沉井也已經(jīng)出現(xiàn)并順利設(shè)置或下沉經(jīng)出現(xiàn)并順利設(shè)置或下沉。這一切都標(biāo)志著，橋梁這一切都標(biāo)志著，橋梁基礎(chǔ)工程技術(shù)已

30、取得了很大的發(fā)展基礎(chǔ)工程技術(shù)已取得了很大的發(fā)展。下面按基礎(chǔ)的主要類型進(jìn)行介紹。下面按基礎(chǔ)的主要類型進(jìn)行介紹。 1.21.2、大直徑鋼管樁、混凝土管柱、大直徑鋼管樁、混凝土管柱 l大直徑鋼管樁用作摩擦樁，經(jīng)歷兩個(gè)階段：初期一般在管內(nèi)澆筑混凝土，以防止鋼管的銹蝕。這樣做也會(huì)帶來(lái)一些不利影響：需在管內(nèi)取土，而對(duì)提高樁的承載能力作用不大；增大了樁的剛度，在地震時(shí)使樁頂受力增大；增加了施工難度與造價(jià)。 l l 以后逐漸傾向于管內(nèi)不填混凝土，由于管內(nèi)土存以后逐漸傾向于管內(nèi)不填混凝土，由于管內(nèi)土存在閉塞效應(yīng)，因此鋼管樁的承載能力比鋼管外壁在閉塞效應(yīng)，因此鋼管樁的承載能力比鋼管外壁土壤摩阻力要增大不少。而閉塞

31、效應(yīng)的機(jī)理目前土壤摩阻力要增大不少。而閉塞效應(yīng)的機(jī)理目前還不很清楚，因此往往通過(guò)靜載試驗(yàn)來(lái)確定其承還不很清楚，因此往往通過(guò)靜載試驗(yàn)來(lái)確定其承載力。載力。具體實(shí)例如，日本跨徑具體實(shí)例如，日本跨徑240m240m的濱名大橋每主墩采用的濱名大橋每主墩采用4949根直徑根直徑1.6m1.6m鋼管樁，組成水上承臺(tái)。鋼管樁，組成水上承臺(tái)。 l 在沖刷深、復(fù)蓋層較薄時(shí)，往往將鋼管樁沉至巖在沖刷深、復(fù)蓋層較薄時(shí)，往往將鋼管樁沉至巖面鉆孔嵌巖，成為管柱基礎(chǔ)。這時(shí)往往用混凝土面鉆孔嵌巖，成為管柱基礎(chǔ)。這時(shí)往往用混凝土填實(shí)。填實(shí)。如日本主跨為如日本主跨為220m220m及及185m185m的內(nèi)海大橋，水中四個(gè)深水墩

32、均采用直的內(nèi)海大橋，水中四個(gè)深水墩均采用直徑徑2m2m的鋼管柱基礎(chǔ)的鋼管柱基礎(chǔ) 武漢長(zhǎng)江大橋；1.21.2大直徑鉆孔灌注樁大直徑鉆孔灌注樁 l大直徑灌注樁具有承載力大、剛度大、施工快、大直徑灌注樁具有承載力大、剛度大、施工快、造價(jià)省的優(yōu)點(diǎn)造價(jià)省的優(yōu)點(diǎn)。國(guó)外很多采用直徑國(guó)外很多采用直徑24m的大直徑的大直徑鉆孔樁；而且往往采用擴(kuò)孔方法，直徑可達(dá)鉆孔樁；而且往往采用擴(kuò)孔方法，直徑可達(dá)34m，而在日本橫濱港橫斷大橋而在日本橫濱港橫斷大橋-跨徑跨徑460m的鋼斜拉橋的的鋼斜拉橋的基礎(chǔ)中，將多柱基礎(chǔ)嵌巖擴(kuò)孔至直徑基礎(chǔ)中，將多柱基礎(chǔ)嵌巖擴(kuò)孔至直徑10m，是目前，是目前世界最大的嵌巖直徑世界最大的嵌巖直徑。

33、 l在連續(xù)結(jié)構(gòu)、尤其是連拱或連續(xù)斜拉橋設(shè)計(jì)中，在連續(xù)結(jié)構(gòu)、尤其是連拱或連續(xù)斜拉橋設(shè)計(jì)中，剛度起關(guān)鍵作用，以減少下部構(gòu)造的水平位移，減剛度起關(guān)鍵作用，以減少下部構(gòu)造的水平位移，減少由此引起的附加內(nèi)力少由此引起的附加內(nèi)力。這時(shí)樁基水平向承載力不這時(shí)樁基水平向承載力不控制設(shè)計(jì)，而是剛度控制設(shè)計(jì)，大直徑灌注樁具有控制設(shè)計(jì)，而是剛度控制設(shè)計(jì)，大直徑灌注樁具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。非常明顯的優(yōu)勢(shì)。 實(shí)例實(shí)例 日本橫濱港橫斷大橋日本橫濱港橫斷大橋460米斜拉橋主塔基礎(chǔ)嵌米斜拉橋主塔基礎(chǔ)嵌巖擴(kuò)孔到巖擴(kuò)孔到10米；米； 南京長(zhǎng)江二橋主塔基礎(chǔ)為雙壁鋼圍堰加大直徑南京長(zhǎng)江二橋主塔基礎(chǔ)為雙壁鋼圍堰加大直徑鉆孔灌注樁，圍堰直

34、徑鉆孔灌注樁，圍堰直徑36米，內(nèi)設(shè)米，內(nèi)設(shè)21根直徑根直徑3米米的樁，樁長(zhǎng)平均的樁，樁長(zhǎng)平均130米。米。錢塘江二橋施工，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，采用BRM型反循環(huán)系列鉆機(jī)施工，位于強(qiáng)涌潮河段施工是其特點(diǎn)，施工涌潮高達(dá)1.96m，潮壓強(qiáng)度32kPa 1.3雙壁鋼圍堰鉆孔灌注樁基礎(chǔ)l這種樁基礎(chǔ)形式在我國(guó)應(yīng)用較多這種樁基礎(chǔ)形式在我國(guó)應(yīng)用較多, ,一方面雙一方面雙壁鋼圍堰可以用于樁基施工用的臨時(shí)圍護(hù)壁鋼圍堰可以用于樁基施工用的臨時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu), ,便于基礎(chǔ)的施工便于基礎(chǔ)的施工; ;另一方面另一方面, ,該結(jié)構(gòu)在該結(jié)構(gòu)在基礎(chǔ)施工完后可以用做永久防碰撞設(shè)施基礎(chǔ)施工完后可以用做永久防碰撞設(shè)施, ,起起到保護(hù)橋

35、基礎(chǔ)的作用。到保護(hù)橋基礎(chǔ)的作用。主橋墩采用28m直徑雙壁鋼圍堰加16根直徑3m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，具有較高的防船舶撞擊能力 1.41.4、地下連續(xù)墻、沉井、地下連續(xù)墻、沉井l 沉井基礎(chǔ)承載能力大，剛度大，可以適用沉井基礎(chǔ)承載能力大，剛度大，可以適用于深水，但體積龐大，隨著樁基的廣泛采于深水，但體積龐大，隨著樁基的廣泛采用用,沉井的應(yīng)用范圍有所減少。不過(guò)在特大沉井的應(yīng)用范圍有所減少。不過(guò)在特大跨徑的橋梁中，沉井仍為主要基礎(chǔ)型式之跨徑的橋梁中，沉井仍為主要基礎(chǔ)型式之一。一。 ll 在大跨徑橋梁的深水基礎(chǔ)中，底節(jié)多采用浮式鋼在大跨徑橋梁的深水基礎(chǔ)中，底節(jié)多采用浮式鋼殼沉井，用雙壁空心結(jié)構(gòu)，浮運(yùn)至墩位，灌

36、水落殼沉井，用雙壁空心結(jié)構(gòu)，浮運(yùn)至墩位，灌水落床，再澆筑混凝土，接高下沉，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高。床，再澆筑混凝土，接高下沉，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高。日本明石海峽大橋，最大施工水深日本明石海峽大橋，最大施工水深60m，兩主塔，兩主塔分別采用直徑分別采用直徑80m和和78m、高、高70m和和67m的浮式的浮式鋼殼沉井，壁厚鋼殼沉井，壁厚12m，分為，分為16個(gè)艙，是目前規(guī)模個(gè)艙，是目前規(guī)模最大的橋梁沉井基礎(chǔ)。其特點(diǎn)是設(shè)置沉井，用大最大的橋梁沉井基礎(chǔ)。其特點(diǎn)是設(shè)置沉井，用大型抓斗挖泥船開(kāi)挖至海底支承地基，整平巖基，型抓斗挖泥船開(kāi)挖至海底支承地基，整平巖基，再用切削機(jī)磨平，然后設(shè)置沉井，在其周圍拋石再用切削機(jī)磨平，然后

37、設(shè)置沉井，在其周圍拋石進(jìn)行沖刷防護(hù)，最后沉井內(nèi)進(jìn)行水下混凝土施工。進(jìn)行沖刷防護(hù)，最后沉井內(nèi)進(jìn)行水下混凝土施工。日本瀨戶大橋也用同樣方法施工。日本瀨戶大橋也用同樣方法施工。 明石海峽大橋（主跨1991米懸索橋）沉井澆筑封底混凝土a) 明石海峽大橋施工水深60米，兩主塔基礎(chǔ)分別為直徑80米和78米、高70米和67米鋼殼沉井，壁厚12米，每個(gè)沉井分16個(gè)艙；2.5、其它復(fù)合基礎(chǔ)、其它復(fù)合基礎(chǔ)l 將樁或管柱與沉井組合的一種深水基礎(chǔ)。沉井將樁或管柱與沉井組合的一種深水基礎(chǔ)。沉井下到一定深度下到一定深度,封底，然后鉆孔，將沉井內(nèi)的封底，然后鉆孔，將沉井內(nèi)的樁嵌巖，沉井封底與樁或柱共同受力。樁嵌巖，沉井封底

38、與樁或柱共同受力。 l 其優(yōu)點(diǎn)是：其優(yōu)點(diǎn)是： l i)可以降低承臺(tái)的高度?？梢越档统信_(tái)的高度。 l ii)可提供樁的施工場(chǎng)地?？商峁兜氖┕?chǎng)地。 l iii)適應(yīng)性強(qiáng)適應(yīng)性強(qiáng),尤其適應(yīng)在巖面標(biāo)高差異很大以尤其適應(yīng)在巖面標(biāo)高差異很大以及落差較大的河流。及落差較大的河流。 l iv)沉井可作防撞設(shè)施，保護(hù)樁及墩身。沉井可作防撞設(shè)施，保護(hù)樁及墩身。 l 日本跨徑日本跨徑420m的公鐵兩用斜拉橋的公鐵兩用斜拉橋-柜石島柜石島橋橋3#墩巖面傾斜，水深近墩巖面傾斜，水深近20m，采用，采用462930.5m鋼殼設(shè)置沉井與鋼殼設(shè)置沉井與16根根4m直徑直徑的灌注樁組合的復(fù)合基礎(chǔ)。的灌注樁組合的復(fù)合基礎(chǔ)。

39、正在建設(shè)的蘇通大橋主四號(hào)墩3設(shè)計(jì)計(jì)算理論的發(fā)展設(shè)計(jì)計(jì)算理論的發(fā)展設(shè)計(jì)水平l允許應(yīng)力法l極限狀態(tài)法l可靠度理論l 設(shè)計(jì)計(jì)算理論的發(fā)展體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面的轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)計(jì)算理論的發(fā)展體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面的轉(zhuǎn)變：l3.1由手算向電算轉(zhuǎn)變由手算向電算轉(zhuǎn)變l 該過(guò)程已全面完成。橋梁結(jié)構(gòu)分析常用軟件有：該過(guò)程已全面完成。橋梁結(jié)構(gòu)分析常用軟件有：3.1.1專用軟件l a) 國(guó)產(chǎn)軟件舉例國(guó)產(chǎn)軟件舉例：l BSAS for Windows (西南交大)l ASCB for Windows (西南交大)l 橋梁博士(同濟(jì)大學(xué))l QJX(中交公規(guī)院)l PRBP(大橋局)l b) 國(guó)外軟件舉例：l LUSAS Bridg

40、e(英國(guó)LUSAS)l MIDAS(韓國(guó)MIDAS)l BDAS(丹麥COWI)l RM2000(奧地利TDV) 3.1.2通用軟件舉例通用軟件舉例lANSYSlNASTRANlSAPlADINA3.2計(jì)算由高度簡(jiǎn)化向全面仿真轉(zhuǎn)變計(jì)算由高度簡(jiǎn)化向全面仿真轉(zhuǎn)變?cè)撨^(guò)程正在進(jìn)行，并不斷深化。3.2.1空間上的仿真空間上的仿真能夠模擬結(jié)構(gòu)的很多細(xì)節(jié)構(gòu)造。3.2.2 時(shí)間上的仿真時(shí)間上的仿真 能夠模擬整個(gè)施工過(guò)程，包括各個(gè)施工工序，如澆筑混凝土、移動(dòng)掛籃、張拉預(yù)應(yīng)力等等。3.3由線性向非線性轉(zhuǎn)變由線性向非線性轉(zhuǎn)變 該過(guò)程正在進(jìn)行，并不斷深化該過(guò)程正在進(jìn)行，并不斷深化包括如下非線性問(wèn)題：包括如下非線性問(wèn)題

41、：幾何非線性：幾何非線性： 大位移；大位移； 大轉(zhuǎn)動(dòng)；大轉(zhuǎn)動(dòng)； 大變形；大變形； 基基-土接觸問(wèn)題。土接觸問(wèn)題。材料非線性：材料非線性： 金屬材料；金屬材料； 混凝土材料混凝土材料； 巖土材料非線性巖土材料非線性。包括如下動(dòng)力問(wèn)題：地震的影響風(fēng)振的作用基礎(chǔ)與土相互作用的動(dòng)力分析土動(dòng)力學(xué)問(wèn)題3.4 由靜力向動(dòng)力轉(zhuǎn)變由靜力向動(dòng)力轉(zhuǎn)變?cè)撨^(guò)程正在進(jìn)行，并不斷深化。*靜載模型試驗(yàn) * 全橋模型試驗(yàn)* 實(shí)橋基礎(chǔ)靜載測(cè)試*基礎(chǔ)動(dòng)力試驗(yàn) * 風(fēng)洞模型試驗(yàn) * 振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn) * 實(shí)橋基礎(chǔ)動(dòng)載試驗(yàn)該過(guò)程正在進(jìn)行，并不斷深化。3.5 由小尺度模型試驗(yàn)向原位大尺度試驗(yàn)轉(zhuǎn)變由小尺度模型試驗(yàn)向原位大尺度試驗(yàn)轉(zhuǎn)變l勘測(cè)設(shè)

42、計(jì)全面數(shù)字化、一體化；勘測(cè)設(shè)計(jì)全面數(shù)字化、一體化；l國(guó)內(nèi)外正在開(kāi)發(fā)勘測(cè)設(shè)計(jì)一體化系統(tǒng)，目國(guó)內(nèi)外正在開(kāi)發(fā)勘測(cè)設(shè)計(jì)一體化系統(tǒng)，目前尚不夠完善前尚不夠完善3.6由分離的環(huán)節(jié)向勘測(cè)設(shè)計(jì)一體化轉(zhuǎn)變由分離的環(huán)節(jié)向勘測(cè)設(shè)計(jì)一體化轉(zhuǎn)變?cè)撨^(guò)程剛剛開(kāi)始，離實(shí)用還有一段距離。圖3 多多羅大橋風(fēng)洞試驗(yàn)圖4 萬(wàn)縣長(zhǎng)江大橋(主跨420米拱橋)拱肋1:10模型試驗(yàn)圖5 安慶長(zhǎng)江大橋斜拉索錨固區(qū)1:1模型試驗(yàn)4施工技術(shù)的發(fā)展施工技術(shù)的發(fā)展1）大噸位起重機(jī) 2）大噸位架橋機(jī)、造橋機(jī)3）大直徑鉆孔機(jī) 4）大噸位打樁機(jī)、船北盤江鐵路橋 大貝爾特東橋的主梁浮運(yùn)提升大貝爾特東橋的主梁浮運(yùn)提升 主纜的張拉室及錨固端構(gòu)造 萬(wàn)縣長(zhǎng)江大橋鋼管

43、混凝土勁性骨架1）大型鋼箱梁和鋼橋塔制造2）大型鋼桿件制造3）大型鋼管（箱）拱肋制造4）混凝土構(gòu)件的高精度制造3.2大型構(gòu)件的高精度制造技術(shù)大型構(gòu)件的高精度制造技術(shù)3.3施工控制技術(shù)施工控制技術(shù)施工全過(guò)程實(shí)時(shí)控制施工全過(guò)程實(shí)時(shí)控制： 1）測(cè)試各個(gè)施工階段的位移、變形、應(yīng)力、溫度場(chǎng)、荷載等參數(shù)； 2）比較測(cè)試值與理論預(yù)測(cè)值，對(duì)誤差進(jìn)行參數(shù)識(shí)別； 3）修正計(jì)算參數(shù)和模型，預(yù)測(cè)下一施工階段的標(biāo)高、線型、索力等，以此指導(dǎo)下一階段施工。l4.1 橋梁的健康監(jiān)測(cè)技術(shù)橋梁的健康監(jiān)測(cè)技術(shù)l 監(jiān)測(cè)指標(biāo)：位移，內(nèi)力，頻率，振型，溫度，荷載，交通流量等；l監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備：l GPS，連通管，全站儀，測(cè)傾儀；l 光纖傳

44、感器，振弦傳感器，磁通傳感器；l 加速度傳感器，速度傳感器；l 動(dòng)態(tài)電子稱重系統(tǒng)；l 數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)，無(wú)線發(fā)射系統(tǒng)。4運(yùn)營(yíng)管理與維護(hù)的發(fā)展運(yùn)營(yíng)管理與維護(hù)的發(fā)展 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)： 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析、篩選、分類、存檔、查詢、統(tǒng)計(jì)等。 損傷識(shí)別與狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)： 動(dòng)態(tài)識(shí)別技術(shù)； 靜態(tài)識(shí)別技術(shù)； 綜合識(shí)別技術(shù)。l 先進(jìn)的檢測(cè)儀器l a）雙頻帶紅外熱像系統(tǒng)；l b）地面透視雷達(dá)（GPR）；l c）相干激光雷達(dá)；l d）變異感應(yīng)塑性（TRIP）鋼傳感器；l e）新型超聲波與磁分析儀；l f）疲勞裂紋熱像探測(cè)儀；l g）焊接裂紋新型渦流探測(cè)儀；l h）磁通式預(yù)應(yīng)力鋼束探測(cè)儀。5 既有橋梁的評(píng)估與檢測(cè)技術(shù)既有橋梁

45、的評(píng)估與檢測(cè)技術(shù) a）層次分析法； b）生命周期方法； c）專家系統(tǒng)方法； d）基于模態(tài)分析的參數(shù)識(shí)別法； e）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法 橋梁老化、腐蝕及損傷評(píng)估理論橋梁老化、腐蝕及損傷評(píng)估理論歐洲橋梁管理系統(tǒng)歐洲橋梁管理系統(tǒng)Brime簡(jiǎn)介：簡(jiǎn)介：英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、西班牙、挪威以及斯洛汶尼亞六國(guó)科學(xué)家參加研究；英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、西班牙、挪威以及斯洛汶尼亞六國(guó)科學(xué)家參加研究；由由7個(gè)項(xiàng)目組組成：個(gè)項(xiàng)目組組成： 1）歐美對(duì)現(xiàn)有橋梁狀況的檢查和評(píng)估方法；）歐美對(duì)現(xiàn)有橋梁狀況的檢查和評(píng)估方法； 2）公路橋梁結(jié)構(gòu)承載能力的評(píng)價(jià)方法；）公路橋梁結(jié)構(gòu)承載能力的評(píng)價(jià)方法； 3）材料老化對(duì)結(jié)構(gòu)物影響的量化分析）材料老化

46、對(duì)結(jié)構(gòu)物影響的量化分析 4）對(duì)老化速率的評(píng)估預(yù)測(cè)；）對(duì)老化速率的評(píng)估預(yù)測(cè)； 5）橋梁成本分析方法；）橋梁成本分析方法； 6）選擇最佳養(yǎng)護(hù)方案；）選擇最佳養(yǎng)護(hù)方案； 7）橋梁管理系統(tǒng)）橋梁管理系統(tǒng)。 管理與維護(hù)的數(shù)字化、綜合化管理與維護(hù)的數(shù)字化、綜合化l 我國(guó)的地下連續(xù)墻設(shè)備、超長(zhǎng)錨桿機(jī)和樁基檢測(cè)我國(guó)的地下連續(xù)墻設(shè)備、超長(zhǎng)錨桿機(jī)和樁基檢測(cè)設(shè)備同國(guó)外相比還有相當(dāng)?shù)牟罹嘣O(shè)備同國(guó)外相比還有相當(dāng)?shù)牟罹?還需作相當(dāng)?shù)呐€需作相當(dāng)?shù)呐α?還需付出相當(dāng)?shù)膭趧?dòng)。這里應(yīng)特別指出還需付出相當(dāng)?shù)膭趧?dòng)。這里應(yīng)特別指出,我國(guó)我國(guó)深基礎(chǔ)工程的施工技術(shù)、施工方法同國(guó)外先進(jìn)水深基礎(chǔ)工程的施工技術(shù)、施工方法同國(guó)外先進(jìn)水平相比平

47、相比,相差并不很大相差并不很大(主要受設(shè)備限制主要受設(shè)備限制),有的已經(jīng)有的已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。l 目前中國(guó)的深基礎(chǔ)工程總體水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比目前中國(guó)的深基礎(chǔ)工程總體水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,仍有相當(dāng)?shù)牟罹嗳杂邢喈?dāng)?shù)牟罹?特別是專用設(shè)備和測(cè)試技術(shù)。特別是專用設(shè)備和測(cè)試技術(shù)。l 但是我國(guó)在土的本構(gòu)關(guān)系、按沉降控制設(shè)計(jì)法、但是我國(guó)在土的本構(gòu)關(guān)系、按沉降控制設(shè)計(jì)法、變剛度法、時(shí)空效應(yīng)、半逆筑法、基坑支護(hù)、變剛度法、時(shí)空效應(yīng)、半逆筑法、基坑支護(hù)、“共同作用共同作用”、樁端壓漿、擠擴(kuò)竹節(jié)樁、鉆孔壓、樁端壓漿、擠擴(kuò)竹節(jié)樁、鉆孔壓漿樁、地基處理等方面取得了很好的效果漿樁、地基處理等方面取得了很

48、好的效果,在國(guó)內(nèi)在國(guó)內(nèi)外產(chǎn)生了良好影響。外產(chǎn)生了良好影響。 圖片名稱：金門大橋 圖片描述： 主纜與貓道 圖片名稱：金門大橋 圖片描述： 金門大橋全橋?yàn)榻瘘S色，與水、天相互映襯，渾然一體，非常漂亮。其主梁采用鋼桁梁，結(jié)構(gòu)也顯得極為輕巧。 圖片名稱：金門大橋遠(yuǎn)景 圖片描述： 結(jié)構(gòu)的線形非常優(yōu)美。 圖片名稱：金門大橋仰視圖 圖片名稱：金門大橋索夾 圖片描述： 懸索橋索夾的構(gòu)造。 圖片名稱：大貝爾特東橋夜景（施工中） 圖片描述： 主纜、橋塔、引橋及錨碇的施工已完成。 圖片名稱：大貝爾特東橋遠(yuǎn)景 圖片描述： 主纜、橋塔、引橋及錨碇的施工已完成。 圖片名稱：施工中的大貝爾特東橋 圖片描述： 圖片名稱：大貝

49、爾特東橋的主梁浮運(yùn)提升 圖片描述： 引橋主梁的浮運(yùn)提升施工，主梁為鋼箱梁。 圖片名稱：大貝爾特東橋主梁橫截面 ： 圖片名稱：大貝爾特東橋錨碇 圖片描述： 懸索橋錨塊的施工。 圖片名稱：大貝爾特東橋 圖片描述： 懸索橋引橋的主梁施工。 圖片名稱：大貝爾特東橋側(cè)景 圖片描述： 全橋竣工通車。 圖片名稱：高海岸橋 圖片描述： 橋面系施工 圖片名稱：高海岸橋 圖片描述： 主纜與索夾 圖片名稱：高海岸橋 圖片描述： 主跨主梁已吊裝就位，尚未合攏。 圖片名稱：高海岸橋 圖片描述： 施工中的橋塔 圖片名稱：高海岸橋 圖片描述： 橋塔處零號(hào)塊的吊裝。 圖片名稱：高海岸橋夜景 圖片名稱：高海岸橋 圖片描述： 懸

50、索橋的主纜施工。 圖片名稱：高海岸橋的貓道 圖片描述： 懸索橋的主纜施工用貓道。 圖片名稱：高海岸橋 圖片描述： 供人上下橋塔的爬行輔助小車。 圖片名稱：高海岸橋 圖片描述： 主纜外包防護(hù)層的施工。 圖片名稱：高海岸橋 圖片描述： 橋面鋪裝施工。 圖片名稱：高海岸橋 圖片描述： 建筑工人正在貓道上進(jìn)行主纜的施工。 圖片名稱：高海岸橋 圖片描述： 主纜的橫截面尺寸。 圖片名稱：高海岸橋 圖片描述： 主纜的張拉室及錨固端構(gòu)造。 圖片名稱：高海岸橋 圖片描述： 主纜的錨固示意,展鞍主要起偏轉(zhuǎn)和分散纜索的作用。 圖片名稱：高海岸橋 圖片描述： 引橋的主梁施工。 圖片名稱：高海岸橋 圖片描述： 圖片名稱：高海岸橋 圖片描述： 帶加勁肋的橋面板的預(yù)制。 圖片名稱：高海岸橋 圖片描述： 纜索的張拉。 圖片名稱：高海岸橋 圖片描述： 主纜外包防護(hù)層施工 圖片名稱：高海岸橋 圖片描述： 穿索施工。 圖片名稱：高海岸橋 圖片描述： 為了保護(hù)懸索橋主纜，用鋼絲加以纏繞捆緊的作業(yè)，稱為韁絲。 圖片名稱：高海岸橋 圖片描述： 索鞍的構(gòu)造。 圖片名稱：高海岸橋 圖片描述： 鋼箱梁的對(duì)接。 圖片名稱：高海岸橋 圖片名稱：高海岸橋夜景 圖片描述： 懸索橋處于橋塔和邊跨主梁的施工中。 圖片名稱：高海岸橋 圖片描述： 主纜施工 圖片名稱：高海岸橋 圖片描述： 主纜施工 圖片名稱：高海岸橋 圖片描述：