1.一种斜坡段双桩双柱式桥梁下部结构安全评估方法,其特征在于,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(6);
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(5)、潜在滑移面(6)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(1)与系梁(2)对前桩(3)与后桩(4)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;
S4中,方程组建立过程中将桥墩、盖梁(1)、桩基础和系梁(2)视为整体框架结构进行分析;
方程组的建立过程中,将盖梁(1)和系梁(2)简化为刚臂,并考虑盖梁(1)和系梁(2)对两桩间轴向力和弯矩的分配;
方程组求解过程中假设自由段顶端剪力在双桩柱间平均分配;
方程组求解后,采用矩阵分析法确定双桩双柱式结构的位移和内力。
2.根据权利要求1所述的斜坡段双桩双柱式桥梁下部结构安全评估方法,其特征在于,S2中,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(5)、潜在滑移面(6)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A、第二自由段B、受荷段C以及嵌固段D;
通过极端平衡法中的剩余推力法计算受荷段C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(3)与后桩(4)的受力分配关系,得到前桩(3)和后桩(4)所受的岩土体剩余下滑力。
3.根据权利要求1所述的斜坡段双桩双柱式桥梁下部结构安全评估方法,其特征在于,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。
4.根据权利要求1所述的斜坡段双桩双柱式桥梁下部结构安全评估方法,其特征在于,S3具体为:基于桩侧的岩土体剩余下滑力和岩土体抗力分布规律,分别对第一自由段A、第二自由段B、受荷段C和嵌固段D取微元段进行受力分析,进而构建挠曲线微分方程,其中第一自由段A、第二自由段B、受荷段C和嵌固段D的挠曲线微分方程分别如式(1)~式(4)所示:(1)
(2)
(3)
(4)
其中,
其中,x表示岩土体作用力的方向;
z表示竖向;
N表示轴向力,下标0、1、2、3分别对应第一自由段A、第二自由段B、受荷段C、嵌固段D;
f表示轴向力增长系数,下标0、1、2、3分别对应第一自由段A、第二自由段B、受荷段C、嵌固段D;
E表示弹性模量;
I表示截面惯性矩;
a、b、c表示剩余下滑力分布函数的待定系数,下标0、1、2、3分别对应第一自由段A、第二自由段B、受荷段C、嵌固段D;
l2表示受荷段C桩身的长度;
m表示求解方法中的相关参数,2、3分别对应受荷段C和嵌固段D。
5.根据权利要求1所述的斜坡段双桩双柱式桥梁下部结构安全评估方法,其特征在于,方程组包括前桩(3)与后桩(4)的第一自由段A顶端对应的方程组、第一自由段A与第二自由段B连接处对应的方程组、第二自由段B与受荷段C连接处的方程组、受荷段C与嵌固段D连接处对应的方程组及桩底边界条件对应的方程组。
6.根据权利要求1所述的斜坡段双桩双柱式桥梁下部结构安全评估方法,其特征在于,S5中,对桩柱截面强度和桩柱顶部位移进行验算,具体采用以下公式来判断:;
;
;
其中, 表示不稳定斜坡位置处桩身轴力的计算值;
表示不稳定斜坡位置处桩身弯矩的计算值;
表示不稳定斜坡位置处桩柱顶部位移的计算值;
表示桩身正截面抗压承载力;
表示桩身正截面抗弯承载力;
表示桩柱顶部的位移限值;
若满足以上三个公式,则双桩双柱式桥梁下部结构在不稳定斜坡作用下处于安全状态;否则存在破坏风险。
7.基于权利要求1‑6任意一项所述的斜坡段双桩双柱式桥梁下部结构安全评估方法的一种斜坡段双桩双柱式桥梁下部结构安全评估系统,其特征在于,包括:边坡稳定性分析模块,用于基于潜在滑坡位置处的自然地理条件和工程地质条件,分析边坡稳定性并确定潜在滑移面(6);
基础受力特征分析模块,用于根据桥梁路线走向与对应斜坡的相对关系、结构与坡面(5)、潜在滑移面(6)的相对位置关系对桥梁桩柱基础进行划分,并分别确定其岩土体剩余下滑力和岩土体抗力分布规律;
挠曲线微分方程建立模块,用于根据岩土体剩余下滑力和岩土体抗力分布规律,对桩柱基础的各部分进行受力分析并分别建立相应的挠曲线微分方程;
解析模块,用于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(1)与系梁(2)对前桩(3)与后桩(4)内力与位移的分配条件,结合挠曲线微分方程,联立并求解方程组,确定双桩双柱式结构内力和位移;
结构安全评估模块,用于根据承载能力极限状态分析方法,基于求解的双桩双柱式结构的位移和内力,对桩柱的截面强度和桩柱顶部的位移进行验算。