32高架橋梁樁基礎(chǔ)與地基動力相互作用研究國內(nèi)外文獻綜述高架橋梁樁基礎(chǔ)現(xiàn)行的比較有效且系統(tǒng)的研究思路主要有以下幾種：，包括理論分析法、數(shù)值計算法、現(xiàn)場實測方法、模型模擬試驗方法。四種方法各有千秋，適用于不同的研究內(nèi)容和條件，具體情況如下：1.1理論方法利用文獻資料、傳統(tǒng)教育的經(jīng)典案例、成功做法和相關(guān)理論研究，分析國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，為課題研究提供必要的理論學(xué)習(xí)和研究基礎(chǔ)，運用文獻研究法搜集、整理和運用國內(nèi)外與本課題相關(guān)的論文、論述，使得課題的研究能有較科學(xué)的定位和更高的層次的，具備普適性，但是缺點也很明顯，過程繁瑣，需要閱讀大量的文獻資料，對實驗本質(zhì)沒有幫助，起到一個課題研究現(xiàn)狀的一個分析，及時與外界研究對接，減少重復(fù)。李剛等[5]在結(jié)構(gòu)與地基動力相互作用的相關(guān)分析計算中，采用新型子結(jié)構(gòu)法和引用波函數(shù)展開法，簡化上部分結(jié)構(gòu)模型以及位于彈性半空間上的基礎(chǔ),由地震引發(fā)的上、下兩部分動力相互作用，進行具體、有條理的理論分析。同時，在理論分析中得到少數(shù)幾個解析閉合解.引用該解，進行數(shù)值理論計算,以此認識兩部分動力相互作用的初步規(guī)律，為以后的研究打好基礎(chǔ)，該方法數(shù)值、模型理論方法相互結(jié)合，以理論分析為主要作用，相應(yīng)的數(shù)值作為參考，試驗的方法對于本試驗有較大的指導(dǎo)作用。曹曉巖等[6]樁-土-結(jié)構(gòu)受力作用中。在地震作用下,樁-土-結(jié)構(gòu)的受力因素分析出發(fā),優(yōu)先考慮平面應(yīng)變假設(shè)的方向,利用用有限元法(FEM)，建立對應(yīng)模型-相互作用系統(tǒng)。出現(xiàn)土層的動力放大現(xiàn)象時，采用地震動反演法處理,面對不同種類單元交界處的連續(xù)問題，讀入剛度單元是一個理想的辦法。結(jié)合現(xiàn)場工程實例，檢驗相互作用體系下，采集現(xiàn)場工程數(shù)據(jù)，進行地震反應(yīng)計算,從而得出了對以后樁土施工有用的結(jié)論。為了打破傳統(tǒng)高層建筑中一律按剛性地基假定，已發(fā)表的研究樁-土結(jié)構(gòu)體系中產(chǎn)生的相互作用為核心的地震響應(yīng)分析計算方法,主要成果采用的是集中質(zhì)量法,通過一定的理論轉(zhuǎn)換方法，將群樁效應(yīng)等價轉(zhuǎn)變?yōu)閱螛秵栴}。立足于已有的的研究成果,采用有限元法進行相互作用的動力分析。該方法具備多種優(yōu)點，更貼近工程現(xiàn)實,隨著有限元的理論體系的不斷發(fā)展,開發(fā)了許多應(yīng)用有限元計算的軟件，求解、計算分析過程更加簡單準確，偏差更小。屠勰等[7]對單樁豎向振動在層狀土中的分析研究中以數(shù)學(xué)方法進行前行。首先，在均勻土層中開始，研究其中單樁的問題,建立豎向振動有阻尼的微積分方程，應(yīng)用傳遞矩陣法，以阻抗函數(shù)及共振頻率為依據(jù)，了解層土中單樁豎向振動的相應(yīng)變化,并且和足尺類型樁的實驗數(shù)據(jù)進行了對比。同時，通過自制的傳遞矩陣程序，導(dǎo)出磁懸浮樁基的共振頻率數(shù)值。最后，導(dǎo)出層狀地基相應(yīng)的樁基豎向振動的阻抗函數(shù),與有限元法等理論結(jié)果及現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)進行了對比分析,從而證明該方法具有較高程度的準確性和真實性，也對樁基在豎向的振動問題中發(fā)揮指導(dǎo)作用.艾志勇等在樁的垂直振動相關(guān)研究中，用分析層元素法模擬橫向土壤的動態(tài)響應(yīng)，每個樁等價看成一維振動棒?；跇锻两缑娴南嗷プ饔昧ζ胶夂臀灰萍嫒菪?，成功完成了樁群-土壤相互作用方程。將其與傳統(tǒng)理論進行比較，有顯著的正確性和簡便性，為樁土界面動態(tài)響應(yīng)提供理論支撐。[30]1.2數(shù)值方法數(shù)值方法主要是利用有限元和大量新型數(shù)值計算方法的應(yīng)用，具體成果有如下：張顯明[8]在關(guān)于鐵路橋梁在地震反應(yīng)中的影響研究中，建立橋墩的非線性三維空間梁單元的有限元模型,隨機選用三組不同種類的地震記錄輸入。最終研究表明,在最高頂點水平時，其加速度PGA分別以0.lg和0.2g輸入下,橋墩結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為彈性狀態(tài)，橋墩結(jié)構(gòu)受到豎向的地震動的影響微乎其微;而在峰值時刻，以0.4g作為加速度，進行地震輸入，橋墩狀態(tài)表現(xiàn)為非線性,橋墩地震反應(yīng)受到豎向地震動的的影響顯著增大,特別是由于P-△效應(yīng)，使得橋墩的墩頂位移大幅度提高。魏新江[9]在樁基阻尼與動力剛度的相關(guān)因素分析中，樁與周圍土的接觸面、土壤本身性質(zhì)的復(fù)雜性決定了樁基也具有高度的復(fù)雜性,特別是由動荷載作用產(chǎn)生的動力特性,因此選擇一種高效而精準的試驗方法存在困難。選擇復(fù)合平面應(yīng)變近似法，并進行相應(yīng)的改進，來有效分析和認識樁基的動力特性,依據(jù)平面應(yīng)變軸對稱公式,計算出單樁的動力復(fù)剛度,形成數(shù)據(jù)曲線，討論分析對樁基剛度和阻尼之間改變的具體因素。通過以上方法的分析計算,引起樁基動力特性產(chǎn)生變化的的主要因素有如下幾點:樁尖土的性質(zhì),樁身縱波波速v，樁身長細比l/ro,及激振頻率f樁周土的擾動情況等。陳令坤[10]在高鐵橋梁及樁基地震響應(yīng)分析的研究中，結(jié)合t-z、p-y和q-z曲線原理，建立一個土—樁基非線性模型，同時利用樁基礎(chǔ)的滯回特點，通過雙線性模型模擬橋墩，模擬建立一個高鐵橋梁土－樁基模型，其結(jié)構(gòu)為多跨簡支梁橋體系，最后導(dǎo)出橋梁樁基彈塑性地震響應(yīng)數(shù)據(jù)，以此分析橋梁的彈塑性地震反應(yīng)受垂直地震作用影響的強弱。根據(jù)研究結(jié)果:豎向地震比水平地震，會在更高的頻段上對橋梁產(chǎn)生地震作用，豎向振動在高階振型上有較大的影響;受近斷層地震影響，相比遠場地震，將會造成更明顯的滯回變形，會用頻譜特性來影響橋梁地震響應(yīng)效果。吳君濤等[28]以現(xiàn)有振動理論為基礎(chǔ)，提出一個樁基礎(chǔ)周圍地基土半無限空間激振響應(yīng)模型。創(chuàng)新點在于運用Laplace-Hankel積分變換方法，分別得到時域半解析解和復(fù)數(shù)域內(nèi)解析解.該方法既可以獲取到動態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù),又不用聯(lián)立分析復(fù)雜樁–土耦合振動,顯著的精簡這一問題的計算過程.該研究的科學(xué)性在于進行了與有限元的理論結(jié)果進行對比,證實了該研究樁周的激振模型的科學(xué)性、有效性.結(jié)合理論分析結(jié)果,開辟了一條對未知樁長度估計的新辦法，優(yōu)點在于可以減少現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)的測量量，所需數(shù)據(jù)更簡單，后期計算也更精確。現(xiàn)場工程遇到的很多問題，無法進行相同的實物試驗，一方面工程造價成本過高周期長，對于試驗周期成本產(chǎn)生很大影響，另一方面對于現(xiàn)場一些影響參數(shù)無法完全還原。因此，數(shù)值計算法有相應(yīng)的計算方法可以模擬內(nèi)部程序，對于現(xiàn)實中無法實現(xiàn)的參數(shù)，設(shè)置較為簡單，能模擬各式各樣的計算過程，且成本低廉，且可以根據(jù)現(xiàn)實情況進行參數(shù)設(shè)置后建模。但是數(shù)據(jù)法也有自身的局限性，例如直觀性不強，較為抽象，且對實驗的條件做簡化，影響最后結(jié)果精確度?？偟膩碚f，數(shù)值法可以給實驗作指導(dǎo)和參考。1.3現(xiàn)場實測方法楊龍才等[11]針對長期軸向循環(huán)荷載作用下，高速鐵路橋樁的變形特點和承載研究中，在小跨度橋梁時，橋樁受到車輛活載作用，以此獲得相應(yīng)的動力加載參數(shù)，當軸向循環(huán)荷載長期作用于軟土層中的鉆孔灌注樁時進行的動力試驗，試驗最終顯示：受長期的列車循環(huán)荷載作用，影響了灌注樁的樁身軸力位置，而砂性土層中則表現(xiàn)為樁的側(cè)摩阻力具有顯著的增強效應(yīng)，同時淤泥質(zhì)粘性土中的樁基側(cè)面摩擦阻力具卻表現(xiàn)為明顯退化效應(yīng)；在承載能力和樁基的工后沉降方面，循環(huán)荷載對軟土層地區(qū)單樁的影響不明顯，但是單樁豎向剛度減小。Takemiya[12]在高架橋的淺/深軟土地基上進行的高速列車波場分析中，從高速列車通行的現(xiàn)場實測資料分析來看，對高速列車在不同場地的高架橋誘發(fā)地面振動特征上通行的情況進行簡要的分析:選定場地的特征分別是深厚和淺層的軟土，而且兩者都有堅實的的基地巖石。當加速度處于峰值時，是評估振動水平的正常條件是的。然而，需要考慮到周圍的振動效應(yīng)。首先，對所記錄的時間、歷史數(shù)據(jù)和傅立葉光譜進行詳細的調(diào)查對比，進行判斷低頻振動在前一場地產(chǎn)生的原因，而在后一場地則是低頻振動的阻礙。其次,在理論層面上詳細敘說列車在高架橋上通過時引起的地面振動原因?；趯?yīng)的地震波理論，應(yīng)用薄層法，分析地面振動時，地面振動于縱深產(chǎn)生波，隨著表面土層深度的改變，呈現(xiàn)明顯的傳播低頻波狀態(tài)。當頻率位于較低位置時，模態(tài)向更高的頻率范圍移動。這一發(fā)現(xiàn)是改善的預(yù)測和評估振動水平的一個重要因素。廖海黎[25]等進行了西堠門大橋和蘇通大橋施工期間的現(xiàn)場實測工作，整個測量長達兩年。測量的內(nèi)容為具有代表性的施工階段時橋梁結(jié)構(gòu)動力特性、橋梁施工現(xiàn)場的風(fēng)場參數(shù)實測以及梁表面氣動力分布數(shù)據(jù)等內(nèi)容，對以后大跨度橋梁設(shè)計和施工提供寶貴的指導(dǎo)意見和參考，也有實際數(shù)據(jù)支持。傳統(tǒng)意義上橋梁現(xiàn)場實測研究目的在于得到橋梁的相關(guān)的多個動力特性——結(jié)構(gòu)的阻尼比、自振頻率、幾個狀態(tài)下的振型分布等，來驗證橋梁動力特性理論計算分析層面上的正確性。最近幾年，也有越來越多的研究員關(guān)注橋梁的風(fēng)致振動。該研究創(chuàng)新點在于重點測量主梁表面氣動力分布、氣動荷載，填補國內(nèi)橋梁領(lǐng)域的空白。陜西某試驗樓施工實測數(shù)據(jù)，進行分析整理。對于提升差異、結(jié)構(gòu)自振頻率吊桿內(nèi)力和橫向和豎向的動力系數(shù)等指標提供細致的測量數(shù)據(jù)，為以后進行類似的建筑設(shè)計、造價、抗震、施工方面提供有效參考。[26]現(xiàn)場實測主要對實驗的樣本最大程度保持原樣，對實驗結(jié)果的準確性有一個很好的幫助。缺點是過程辛苦復(fù)雜，需要攜帶大量實驗器材，實驗的條件不是很好，人力、物力等的消耗大，測量成本高，適合短期、樣本少的實驗。1.4模型試驗王永洪等[13]在研究相應(yīng)地基中樁土界面的受力對沉樁效應(yīng)及承載力的相關(guān)研究中，采用模型試驗，在飽和黏性土地基中，把硅壓阻式傳感器嵌入式安裝在靜壓樁身表面，結(jié)果表明：隨著沉樁的進行，在樁土界面處探測到的超靜孔隙水壓力和樁基有效徑向應(yīng)力與入土深度成正比，當沉樁結(jié)束時嗎，增加值范圍與h/D（h為傳感器距樁端距離，D為樁徑）成反比，閉口樁與開口樁卻表現(xiàn)不同，位于同一h/D位置處，閉口樁增加值峰值大于開口樁；相同深度處，樁身不同h/D位置處，但是有效徑向應(yīng)力卻存在“徑向應(yīng)力退化”現(xiàn)象，并且當h/D和深度的增加，徑向應(yīng)力退化表現(xiàn)越明顯。梅國雄等[14]在針對樁底沉渣引起的樁基承載力減小的問題研究中，設(shè)計出對應(yīng)比例室內(nèi)沉渣的樁基模型試驗?；跇痘Ｐ停罁?jù)試驗數(shù)據(jù)，具體分析荷載傳遞性質(zhì)和特點。根據(jù)結(jié)果表明，無承臺單樁的工作性狀受到樁基中的沉渣影響顯著，然而，當壓縮樁底沉渣后，緩慢發(fā)揮樁端阻力，試驗數(shù)據(jù)表現(xiàn)出的沉降–真實荷載曲線與正常理論的曲線結(jié)果相似，這有力說明了通過增大荷載壓實沉渣，無承臺單樁仍舊可以回歸到正常的承載性能。袁偉[15]抗拔模型試驗。樁基礎(chǔ)在砂土中抗拔承載性質(zhì)的研究中，選用是室內(nèi)模型試驗,主要進行等截面半模樁基的相關(guān)試驗,試驗結(jié)果表明:沿樁體自上而下砂土的豎向位移逐漸增大,樁端是位移集中部分,在模型樁試驗中，砂土破壞模式表現(xiàn)為圓柱剪切破壞形式。王成等[27]在研究地下開挖對已有樁基作用,展開了大型室內(nèi)模型試驗,以樁頂約束條件為變量，分析樁基產(chǎn)生的不同變形和內(nèi)力變化。由于我國城市化飛速發(fā)展，土地資源趨于緊缺狀態(tài)，地下空間越來越受到城市規(guī)劃設(shè)計師的重視，特別是地鐵、大型地下商城和停車場的建設(shè)，基于此，分析地下空間開挖對周邊的已有樁基礎(chǔ)和建筑產(chǎn)生的影響。該試驗?zāi)Ｐ陀山Y(jié)構(gòu)板、加載輔助結(jié)構(gòu)，樁三部分組成，鋁合金材料制作，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)建試驗槽底部和槽壁。如圖為模型試驗示意圖。圖SEQ圖\*ARABIC2模型試驗示意圖模型試驗可以直觀的復(fù)制現(xiàn)實情況后直接獲取成果，不用在實地進行復(fù)雜的全尺寸實驗，經(jīng)濟且對比數(shù)值模型具有更真實的試驗成果，但是缺點：不能做到一比一，這樣會對實驗成果造成一定的影響，并且由于很多巖土工程的涉及方面對尺寸會有嚴格的要求，相對是一種折中的方法。參考文獻郭曉東.淺談市政橋梁樁基施工中反循環(huán)鉆成孔技術(shù)[J].江西建材,2013(03):230-231.莊多歟.臨近既有鐵路橋梁樁基施工技術(shù)[J].工程建設(shè)與設(shè)計,2020(01):242-243+246.張弛,龍莉波,陸鍇,等.快速裝配式簡支梁橋的分區(qū)圍堰法施工[J].城市道橋與防洪,2021(03):124-127+18.宋世芬.市政橋梁工程中旋挖灌注樁的應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計,2021(03):172-174.李剛,尚守平,王貽蓀.結(jié)構(gòu)與地基動力相互作用的解析分析[J].湖南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),1999(06):78-84.曹曉巖、李曉莉、李立新，等.樁-土-結(jié)構(gòu)相互作用地震反應(yīng)分析[J].世界地震工程.2004.20卷1期：90-94頁.屠勰,,黃茂松.層狀土中單樁豎向振動分析[J].巖土工程師.2003,第15卷第1期，7-9頁張顯明.近場豎向地震動對鐵路橋梁地震反應(yīng)的影響[J].華北科技學(xué)院學(xué)報.2005,第2卷第4期，30-33頁.魏新江.影響樁基動力剛度與阻尼的因素分析[D].杭州.浙江大學(xué)土木工程系.1998.陳令坤、徐定超、張楠、等，豎向地震影響高鐵橋梁－樁基系統(tǒng)地震響應(yīng)分析[J].哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報.2019,第40卷第8期，1440-1447頁楊龍才,郭慶海,周順華,王炳龍,高強.高速鐵路橋樁在軸向循環(huán)荷載長期作用下的承載和變形特性試驗研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2005(13):2362-2368.H.Takemiya.Analysesofwavefifieldfromhigh-speedtrainonviaductatshallow/deepsoftgrounds.JournalofSoundandVibration[j].2007,631-649.王永洪,張明義,劉雪穎,馬加驍,白曉宇,楊蘇春.基于樁土界面的靜壓沉樁效應(yīng)與承載特性室內(nèi)試驗研究[J/