[发明专利]一种斜坡段双桩双柱式桥梁下部结构安全评估系统及方法

说明书

本发明属于桥梁安全评估技术领域，涉及一种斜坡段双桩双柱式桥梁下部结构安全评估方法，包括以下步骤：基于潜在滑坡位置处的自然地理条件和工程地质条件，分析斜坡稳定性并确定潜在滑移面；根据桥梁路线走向与斜坡的相对关系，以及桥梁下部结构与坡面、潜在滑移面的相对位置关系，确定桩侧的岩土体剩余下滑力和岩土体抗力分布规律；基于岩土体剩余下滑力和抗力分布规律，构建挠曲线微分方程；考虑盖梁与系梁对前桩与后桩内力与位移的分配条件，结合挠曲线微分方程，确定双桩双柱式结构内力和位移；根据承载能力极限状态分析方法，实现结构安全性评价。解决了对斜坡段双桩双柱式桥梁下部结构评估结果不准确等问题。

技术领域

本发明属于桥梁安全评估技术领域，涉及一种斜坡段双桩双柱式桥梁下部结构安全评估系统及方法。

背景技术

相较于单根墩柱与桩基础相组合的结构，双桩双柱式结构是在山区桥梁工程中最常采用的桥梁下部结构形式之一。双桩双柱式结构由两根墩柱、两根桩基、桩与柱间系梁及墩顶处的盖梁组合而成。与单桩单柱式结构相比，在计算双桩双柱式结构的内力与位移时，需要考虑两桩柱间系梁与盖梁对两桩柱受力的影响，建立前桩与后桩的挠曲线微分方程，进而结合边界条件、桩段间内力与位移连续条件及盖梁系梁和两桩柱内力与位移之间的关系，求解结构位移与内力的幂级数解。

现有针对双桩双柱结构的分析通常未考虑桩基础以上的墩柱和盖梁，但墩柱和盖梁与下部的系梁与桩基础实际上作为整体协同受力。同时，现有研究通常仅考虑系梁对轴向力的传递，然而由于系梁的刚度较大，其对两桩间弯矩的分配作用也不容忽视。此外，在双桩双柱结构内力与位移幂级数解的构建过程中，目前求解方法需要对自由段顶端剪力做出假设，不断迭代试算才能得出最终的结果，求解过程较为繁琐。以上求解过程中的假设与简化将导致结构响应与位移计算误差，进而导致对斜坡段双桩双柱式桥梁下部结构的评估结果与实际状态的偏离，对交通基础设施的安全运营造成潜在威胁。

发明内容

本发明的目的在于提供一种斜坡段双桩双柱式桥梁下部结构安全评估系统及方法，解决了对斜坡段双桩双柱式桥梁下部结构评估结果与实际状态的偏离、评估结果不准确等问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种斜坡段双桩双柱式桥梁下部结构安全评估方法，包括以下步骤：

S1、基于潜在滑坡位置处的自然地理条件和工程地质条件，分析斜坡稳定性并确定潜在滑移面；

S2、根据桥梁路线走向与斜坡的相对关系，以及双桩双柱式桥梁下部结构与坡面、潜在滑移面的相对位置关系，对桥梁桩柱基础进行划分，并分别确定桩侧的岩土体剩余下滑力和岩土体抗力分布规律；

S3、基于桩侧的岩土体剩余下滑力和岩土体抗力分布规律，对桥梁桩柱基础进行受力分析并构建相应的挠曲线微分方程；

S4、基于各特征桩段间位移与内力的连续条件和结构边界条件，并考虑盖梁与系梁对前桩与后桩内力与位移的分配条件，结合S3建立的挠曲线微分方程，联立并求解方程组，确定双桩双柱式结构内力和位移；

S5、根据承载能力极限状态分析方法，结合求解的双桩双柱式结构位移和内力，验算桩柱截面强度和桩柱顶部位移。

进一步，S2中，根据桥梁路线走向与对应斜坡的相对关系，将桩基础分为纵向桥梁基础和横向桥梁基础；

根据结构与坡面、潜在滑移面的相对位置关系，沿竖向将桩基础划分为从上至下依次连接的第一自由段、第二自由段、受荷段以及嵌固段；

通过极端平衡法中的剩余推力法计算受荷段的岩土体剩余下滑力，若桩基础为横向桩基础，双桩承受相同的岩土体作用力；若桩基础为纵向桥梁基础，则通过桩间岩土体截面积与滑体截面积的比值来确定前桩与后桩的受力分配关系，得到前桩和后桩所受的岩土体剩余下滑力。

进一步，根据弹性地基反力法确定桩基础受到的桩侧岩土体抗力分布规律。