桥梁设计中桥墩及基础承载力优化研究

摘要

桥墩以及基础是整个桥梁结构受力和承重的主要部件，而桥墩以及基础的受力设计直接影响着桥梁安全可靠与否及经济合理程度等指标，文章以桥梁工程设计过程中如何对桥墩基础承载力进行优化为主线，总结了在桥梁设计中桥墩受力特点及其传力途径、桥墩-基础-地基整体相互作用机理以及极限承载力与变形控制理论等主要理论依据；针对桥墩结构承载力进行了系统的论述，在桥墩截面尺寸优化改进、高性能混凝土及钢筋应用以及抗震能力的设计等几方面提出了桥墩结构承载力系统优化措施；同时研究了桩基础承载力优化设计和复合地基加固技术等方面的基础承载力的关键技术。从计算结果来看，桥梁墩台-基础-地基三者之间具有良好的协同受力效果，在忽略地基塑性和基础脱空的情况下会使墩柱承载力的安全余量被高估；使用UHPC材料使墩柱抗压强度提高到160MPa之后，墩柱受力增大了19.6%，但是过高的强度对于增强墩柱承重能力的作用不大。基于数值仿真对协同承载力做参数敏感性研究，证明该优化措施合理可行。