[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

权利要求书

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。

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：

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，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。

6.根据权利要求5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。