CN116756819A - 一种工程临近桩基施工对既有桥墩影响的评估方法及系统 - Google Patents

一种工程临近桩基施工对既有桥墩影响的评估方法及系统 Download PDF

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段学峰
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Ningxia Jiaotou Expressway Management Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种工程临近桩基施工对既有桥墩影响的评估方法及系统，所述方法包括：获取最大竖向深层地基变形量和最大水平向深层地基变形量；根据最大竖向深层地基变形量分析既有桥梁桥墩桩基损伤情况，确定既有桥梁桥墩各桩基竖向损伤，计算群桩竖向损伤指数；根据最大水平向深层地基变形量分析既有桥梁桥墩桩基损伤情况，确定既有桥梁桥墩各桩基水平向损伤，计算群桩水平向损伤指数；确定既有桥梁桥墩群桩损伤指数；根据既有桥梁桥墩群桩损伤指数进行既有桥墩安全性评估，确定安全状况和评定等级，进行预警；本发明的优点在于：准确反映改扩建工程临近桩基础施工对既有桥墩的影响，评估既有桥墩安全性，及时预警。

Description

一种工程临近桩基施工对既有桥墩影响的评估方法及系统
技术领域
本发明涉及路桥工程技术领域，更具体涉及一种工程临近桩基施工对既有桥墩影响的评估方法及系统。
背景技术
我国新时期交通运输发展的主要目标之一是强化国省道改造、实现路网整体结构优化升级、促进桥梁服务水平进一步提高。既有公路网升级改造已成为我国路网建设的重要组成部分，既有桥梁基础临近施工导致对既有桥梁产生影响已成为道路升级改造工程中经常遇到的工程问题。在重要跨江河路段新旧桥梁基础往往距离很近，新建桩基施工会对桩基周围地基土体产生扰动，扰动致使附近地基产生变形，该地基变形会使临近既有桥墩桩基础受力变形发生损伤，因此可根据既有桥墩桩基损伤程度对既有桥墩安全性进行评估，便于桥梁维护，确保桥梁长期安全运营。
中国专利公开号CN107246035A，公开了一种跨海大桥主墩混凝土桩基础损伤分析方法，通过设定桩基的损伤指数，并将桩基损伤指数与桩基各状态下曲率和桩体极限破坏状态下的曲率之间的比值以及常数1进行比较，依据比较结果划定桩基损伤指数。但是该专利申请需要构建损伤分析模型获取损伤指数，依赖多种参数联合计算结果，较为复杂，很容易因为个别参数计算不正确而导致整体结果不正确，因此其计算结果的准确性难以保证，从而将该损伤分析方法应用于改扩建工程临近桩基础施工对既有桥墩的影响分析中时，难以准确反映改扩建工程临近桩基础施工对既有桥墩的影响，从而无法评估既有桥墩安全性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种工程临近桩基施工对既有桥墩影响的评估方法，准确反映改扩建工程临近桩基础施工对既有桥墩的影响，评估既有桥墩安全性，及时预警。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种工程临近桩基施工对既有桥墩影响的评估方法，所述方法包括：
步骤a：获取最大竖向深层地基变形量和最大水平向深层地基变形量；
步骤b：根据最大竖向深层地基变形量分析既有桥梁桥墩桩基损伤情况，确定既有桥梁桥墩各桩基竖向损伤，计算群桩竖向损伤指数；
步骤c：根据最大水平向深层地基变形量分析既有桥梁桥墩桩基损伤情况，确定既有桥梁桥墩各桩基水平向损伤，计算群桩水平向损伤指数；
步骤d：确定既有桥梁桥墩群桩损伤指数；
步骤e：根据既有桥梁桥墩群桩损伤指数进行既有桥墩安全性评估，确定安全状况和评定等级，进行预警。
有益效果：本发明根据最大竖向深层地基变形量和最大水平向深层地基变形量分别计算群桩竖向损伤指数、群桩水平向损伤指数，然后确定既有桥梁桥墩群桩损伤指数，整个过程计算较为简单，且涉及的参数较少，不会因为参数过多而影响计算结果的准确性，根据既有桥梁桥墩群桩损伤指数进行既有桥墩安全性评估，准确反映改扩建工程临近桩基础施工对既有桥墩的影响，评估既有桥墩安全性，及时预警。
进一步地，所述步骤a包括：
根据深层地基变形监测数据得出最大竖向深层地基变形量和最大水平向深层地基变形量。
进一步地，所述步骤b包括：
计算分析最大竖向深层地基变形量导致的桩基沉降量Cvi，通过公式Dvi＝Cvi/Cvmax计算既有桥梁桥墩第i个桩基竖向损伤，其中，Cvmax为桩基最大允许沉降量；
通过公式计算群桩竖向损伤指数，n为桩基总数。
更进一步地，所述步骤c包括：
计算分析最大水平向深层地基变形量导致的基桩身混凝土压应力σi，通过公式Dh＝σi/max计算既有桥梁桥墩第i个桩基水平向损伤，其中，σmax为桩身混凝土对应最大允许压应力；
通过公式计算群桩水平向损伤指数。
更进一步地，所述步骤d包括：
通过公式D＝max(Dv,Dh)确定既有桥梁桥墩群桩损伤指数。
更进一步地，所述步骤e包括：
当D≤0.10时，表明既有桥墩安全状况完好，评定等级为1级；
当0.10＜D≤0.40时，表明既有桥墩裂缝宽度未超限，评定等级为2级；
当0.40＜D≤0.70时，表明既有桥墩出现受力，裂缝超限，评定等级为3级；
当0.70＜D≤1.00时，表明既有桥墩受力变形，导致桥墩倾斜，评定等级为4级；
当D≥1.00时，表明既有桥墩桩基断裂、破坏，评定等级为5级；
评定等级为3级以及3级以上时，进行安全预警。
本发明还提供一种工程临近桩基施工对既有桥墩影响的评估系统，所述系统包括：
数据获取模块，用于获取最大竖向深层地基变形量和最大水平向深层地基变形量；
竖向损伤计算模块，用于根据最大竖向深层地基变形量分析既有桥梁桥墩桩基损伤情况，确定既有桥梁桥墩各桩基竖向损伤，计算群桩竖向损伤指数；
水平向损伤计算模块，用于根据最大水平向深层地基变形量分析既有桥梁桥墩桩基损伤情况，确定既有桥梁桥墩各桩基水平向损伤，计算群桩水平向损伤指数；
群桩损伤指数计算模块，用于确定既有桥梁桥墩群桩损伤指数；
安全评估及预警模块，用于根据既有桥梁桥墩群桩损伤指数进行既有桥墩安全性评估，确定安全状况和评定等级，进行预警。
进一步地，所述数据获取模块还用于：
根据深层地基变形监测数据得出最大竖向深层地基变形量和最大水平向深层地基变形量。
更进一步地，所述竖向损伤计算模块还用于：
计算分析最大竖向深层地基变形量导致的桩基沉降量Cvi，通过公式Dvi＝Cvi/Cvmax计算既有桥梁桥墩第i个桩基竖向损伤，其中，Cvmax为桩基最大允许沉降量；
通过公式计算群桩竖向损伤指数，n为桩基总数。
更进一步地，所述水平向损伤计算模块还用于：
计算分析最大水平向深层地基变形量导致的基桩身混凝土压应力σi，通过公式Dh＝σi/max计算既有桥梁桥墩第i个桩基水平向损伤，其中，σmax为桩身混凝土对应最大允许压应力；
通过公式计算群桩水平向损伤指数。
更进一步地，所述群桩损伤指数计算模块还用于：
通过公式D＝max(Dv,Dh)确定既有桥梁桥墩群桩损伤指数。
更进一步地，所述安全评估及预警模块还用于：
当D≤0.10时，表明既有桥墩安全状况完好，评定等级为1级；
当0.10＜D≤0.40时，表明既有桥墩裂缝宽度未超限，评定等级为2级；
当0.40＜D≤0.70时，表明既有桥墩出现受力，裂缝超限，评定等级为3级；
当0.70＜D≤1.00时，表明既有桥墩受力变形，导致桥墩倾斜，评定等级为4级；
当D≥1.00时，表明既有桥墩桩基断裂、破坏，评定等级为5级；
评定等级为3级以及3级以上时，进行安全预警。
本发明的优点在于：本发明根据最大竖向深层地基变形量和最大水平向深层地基变形量分别计算群桩竖向损伤指数、群桩水平向损伤指数，然后确定既有桥梁桥墩群桩损伤指数，整个过程计算较为简单，且涉及的参数较少，不会因为参数过多而影响计算结果的准确性，根据既有桥梁桥墩群桩损伤指数进行既有桥墩安全性评估，准确反映改扩建工程临近桩基础施工对既有桥墩的影响，评估既有桥墩安全性，及时预警。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的一种工程临近桩基施工对既有桥墩影响的评估方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，本发明提供一种工程临近桩基施工对既有桥墩影响的评估方法，所述方法包括：
步骤a：根据深层地基变形监测数据得出最大竖向深层地基变形量和最大水平向深层地基变形量；深层地基变形监测主要是通过在地基下安装用于检测竖直方向的位移的位移传感器以及在地基下安装用于检测水平方向的位移的位移传感器，通过传感器监测深层地基变形情况也即地基沉降情况。
步骤b：根据最大竖向深层地基变形量分析既有桥梁桥墩桩基损伤情况，确定既有桥梁桥墩各桩基竖向损伤，计算群桩竖向损伤指数；具体过程为：
计算分析最大竖向深层地基变形量导致的桩基沉降量Cvi，通过公式Dvi＝Cvi/Cvmax计算既有桥梁桥墩第i个桩基竖向损伤，其中，Cvmax为桩基最大允许沉降量，可以通过参考相关规范或设计文件找出桩基最大允许沉降量或者根据经验预先设定桩基最大允许沉降量；
通过公式计算群桩竖向损伤指数，n为桩基总数。
步骤c：根据最大水平向深层地基变形量分析既有桥梁桥墩桩基损伤情况，确定既有桥梁桥墩各桩基水平向损伤，计算群桩水平向损伤指数；具体过程为：
计算分析最大水平向深层地基变形量导致的基桩身混凝土压应力σi，通过公式Dh＝σi/max计算既有桥梁桥墩第i个桩基水平向损伤，其中，σmax为桩身混凝土对应最大允许压应力，可以通过参考相关规范或设计文件找出桩身混凝土对应最大允许压应力，也可以根据经验预先设定桩身混凝土对应最大允许压应力；
通过公式计算群桩水平向损伤指数。
步骤d：通过公式D＝max(Dv,Dh)确定既有桥梁桥墩群桩损伤指数。
步骤e：根据既有桥梁桥墩群桩损伤指数进行既有桥墩安全性评估，确定安全状况和评定等级，进行预警。安全状况和评定等级的评估标准参见表1。
表1既有桥墩安全性评估标准
通过以上技术方案，本发明根据最大竖向深层地基变形量和最大水平向深层地基变形量分别计算群桩竖向损伤指数、群桩水平向损伤指数，然后确定既有桥梁桥墩群桩损伤指数，整个过程计算较为简单，且涉及的参数较少，不会因为参数过多而影响计算结果的准确性，根据既有桥梁桥墩群桩损伤指数进行既有桥墩安全性评估，准确反映改扩建工程临近桩基础施工对既有桥墩的影响，评估既有桥墩安全性，及时预警。
实施例2
基于实施例1，本发明实施例2还提供一种工程临近桩基施工对既有桥墩影响的评估系统，所述系统包括：
数据获取模块，用于获取最大竖向深层地基变形量和最大水平向深层地基变形量；
竖向损伤计算模块，用于根据最大竖向深层地基变形量分析既有桥梁桥墩桩基损伤情况，确定既有桥梁桥墩各桩基竖向损伤，计算群桩竖向损伤指数；
水平向损伤计算模块，用于根据最大水平向深层地基变形量分析既有桥梁桥墩桩基损伤情况，确定既有桥梁桥墩各桩基水平向损伤，计算群桩水平向损伤指数；
群桩损伤指数计算模块，用于确定既有桥梁桥墩群桩损伤指数；
安全评估及预警模块，用于根据既有桥梁桥墩群桩损伤指数进行既有桥墩安全性评估，确定安全状况和评定等级，进行预警。
具体的，所述数据获取模块还用于：
根据深层地基变形监测数据得出最大竖向深层地基变形量和最大水平向深层地基变形量。
更具体的，所述竖向损伤计算模块还用于：
计算分析最大竖向深层地基变形量导致的桩基沉降量Cvi，通过公式Dvi＝Cvi/Cvmax计算既有桥梁桥墩第i个桩基竖向损伤，其中，Cvmax为桩基最大允许沉降量；
通过公式计算群桩竖向损伤指数，n为桩基总数。
更具体的，所述水平向损伤计算模块还用于：
计算分析最大水平向深层地基变形量导致的基桩身混凝土压应力σi，通过公式Dh＝σi/max计算既有桥梁桥墩第i个桩基水平向损伤，其中，σmax为桩身混凝土对应最大允许压应力；
通过公式计算群桩水平向损伤指数。
更具体的，所述群桩损伤指数计算模块还用于：
通过公式D＝max(Dv,Dh)确定既有桥梁桥墩群桩损伤指数。
更具体的，所述安全评估及预警模块还用于：
当D≤0.10时，表明既有桥墩安全状况完好，评定等级为1级；
当0.10＜D≤0.40时，表明既有桥墩裂缝宽度未超限，评定等级为2级；
当0.40＜D≤0.70时，表明既有桥墩出现受力，裂缝超限，评定等级为3级；
当0.70＜D≤1.00时，表明既有桥墩受力变形，导致桥墩倾斜，评定等级为4级；
当D≥1.00时，表明既有桥墩桩基断裂、破坏，评定等级为5级；
评定等级为3级以及3级以上时，进行安全预警。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种工程临近桩基施工对既有桥墩影响的评估方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤a：获取最大竖向深层地基变形量和最大水平向深层地基变形量；
步骤b：根据最大竖向深层地基变形量分析既有桥梁桥墩桩基损伤情况，确定既有桥梁桥墩各桩基竖向损伤，计算群桩竖向损伤指数；
步骤c：根据最大水平向深层地基变形量分析既有桥梁桥墩桩基损伤情况，确定既有桥梁桥墩各桩基水平向损伤，计算群桩水平向损伤指数；
步骤d：确定既有桥梁桥墩群桩损伤指数；
步骤e：根据既有桥梁桥墩群桩损伤指数进行既有桥墩安全性评估，确定安全状况和评定等级，进行预警。
2.根据权利要求1所述的一种工程临近桩基施工对既有桥墩影响的评估方法，其特征在于，所述步骤a包括：
根据深层地基变形监测数据得出最大竖向深层地基变形量和最大水平向深层地基变形量。
3.根据权利要求1所述的一种工程临近桩基施工对既有桥墩影响的评估方法，其特征在于，所述步骤b包括：
计算分析最大竖向深层地基变形量导致的桩基沉降量Cvi，通过公式Dvi＝Cvi/Cvmax计算既有桥梁桥墩第i个桩基竖向损伤，其中，Cvmax为桩基最大允许沉降量；
通过公式计算群桩竖向损伤指数，n为桩基总数。
4.根据权利要求3所述的一种工程临近桩基施工对既有桥墩影响的评估方法，其特征在于，所述步骤c包括：
计算分析最大水平向深层地基变形量导致的基桩身混凝土压应力σi，通过公式Dh＝σi/max计算既有桥梁桥墩第i个桩基水平向损伤，其中，σmax为桩身混凝土对应最大允许压应力；
通过公式计算群桩水平向损伤指数。
5.根据权利要求4所述的一种工程临近桩基施工对既有桥墩影响的评估方法，其特征在于，所述步骤d包括：
通过公式D＝max(Dv,Dh)确定既有桥梁桥墩群桩损伤指数。
6.根据权利要求5所述的一种工程临近桩基施工对既有桥墩影响的评估方法，其特征在于，所述步骤e包括：
当D≤0.10时，表明既有桥墩安全状况完好，评定等级为1级；
当0.10＜D≤0.40时，表明既有桥墩裂缝宽度未超限，评定等级为2级；
当0.40＜D≤0.70时，表明既有桥墩出现受力，裂缝超限，评定等级为3级；
当0.70＜D≤1.00时，表明既有桥墩受力变形，导致桥墩倾斜，评定等级为4级；
当D≥1.00时，表明既有桥墩桩基断裂、破坏，评定等级为5级；
评定等级为3级以及3级以上时，进行安全预警。
7.一种工程临近桩基施工对既有桥墩影响的评估系统，其特征在于，所述系统包括：
数据获取模块，用于获取最大竖向深层地基变形量和最大水平向深层地基变形量；
竖向损伤计算模块，用于根据最大竖向深层地基变形量分析既有桥梁桥墩桩基损伤情况，确定既有桥梁桥墩各桩基竖向损伤，计算群桩竖向损伤指数；
水平向损伤计算模块，用于根据最大水平向深层地基变形量分析既有桥梁桥墩桩基损伤情况，确定既有桥梁桥墩各桩基水平向损伤，计算群桩水平向损伤指数；
群桩损伤指数计算模块，用于确定既有桥梁桥墩群桩损伤指数；
安全评估及预警模块，用于根据既有桥梁桥墩群桩损伤指数进行既有桥墩安全性评估，确定安全状况和评定等级，进行预警。
8.根据权利要求7所述的一种工程临近桩基施工对既有桥墩影响的评估系统，其特征在于，所述数据获取模块还用于：
根据深层地基变形监测数据得出最大竖向深层地基变形量和最大水平向深层地基变形量。
9.根据权利要求7所述的一种工程临近桩基施工对既有桥墩影响的评估方法，其特征在于，所述竖向损伤计算模块还用于：
计算分析最大竖向深层地基变形量导致的桩基沉降量Cvi，通过公式Dvi＝Cvi/Cvmax计算既有桥梁桥墩第i个桩基竖向损伤，其中，Cvmax为桩基最大允许沉降量；
通过公式计算群桩竖向损伤指数，n为桩基总数。
10.根据权利要求9所述的一种工程临近桩基施工对既有桥墩影响的评估方法，其特征在于，所述水平向损伤计算模块还用于：
计算分析最大水平向深层地基变形量导致的基桩身混凝土压应力σi，通过公式Dh＝σi/max计算既有桥梁桥墩第i个桩基水平向损伤，其中，σmax为桩身混凝土对应最大允许压应力；
通过公式计算群桩水平向损伤指数。
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