使用大型开放式管桩可能会导致建造桥梁的成本降低李璨琛

使用“大型开放式管桩”可能会导致建造桥梁的成本降低

普渡大学的土木工程师正在与印第安纳州交通运输部领导一个项目，以学习如何使用一种在海上应用中经常见到的桥梁桩，这项研究可以帮助降低桥梁建造或更换老化跨度的成本。

这些桩将用在横跨印第安纳州西拉斐特市Sagamore Parkway东行的普渡大学校园附近的瓦巴什河上的一座桥梁的地基中。

被称为大型开放式管桩，大约100英尺长，两英尺直径的钢管长度将构成桥梁的中心墩

普渡大学莱尔斯学院土木工程教授Charles Pankow教授罗德里戈·萨尔加多说，管桩的一个优势是，与用于端部码头的传统封闭式桩相比，它们可以更容易地打入河床的冲积土中。土木工程。

他由土木工程教授Monica Prezzi领导研究，并与博士生Eshan Ganju和Fei Han一起工??作。该项目还通过普渡大学的联合运输研究计划，邀请了INDOT的工程师参加。

土木工程学教授，联合运输研究计划主任达西·布洛克说：“印度国家铁路公司的工程师与普渡大学合作已有很长的历史，可以共同开发和评估创新的工程方法。” “这些类型的现场实验是实施工程创新的关键步骤。”

研究人员建造了一个专门设计的双壁测试桩，其中包含一个内管和一个外管，一个滑入另一个。因为这两个部分仅在顶部连接，所以它们可以独立变形，这种设计可以精确，独立地测量土壤在内外表面上施加的力。

大型开放式桩已用于海上应用，例如风力涡轮机和石油平台，INDOT正在探索如何更频繁地将其用于陆地结构。由于桩比常规桩大，因此所需的桩数更少，从而有可能带来成本更低的桥梁建设。

Prezzi说：“如果容量足够高，它们可以提供一种非常经济的方式来架设桥梁。”

但是，人们对桩被深深推入地下时的行为知之甚少。该过程取决于土壤中的密度和应力以及桩的内径，会导致在桩的底部形成致密的土壤塞，从而改变其行为。

沿桩的长度以一英尺为增量放置的两种类型的传感器将提供数据，以准确确定双壁桩的内部和外部管道中产生了多少应变。在桥梁基础的最终设计中将考虑数据。

当开放式管道被打入地下时，土壤会在管道的外壁和内壁上产生不同的阻力。

萨尔加多说：“这些开放式桩的阻力来自桩与进入桩的土塞的复杂相互作用。”

“我们将通过载荷测试来了解有多少土壤进入桩中，并且随着塞子变得更密，您将产生多少阻力。我们还将通过载荷测试来了解塞子如何在行驶，动态载荷以及静态载荷期间影响桩的响应。将被执行。”

传感器放置在测试桩的内壁和外壁上，使研究人员能够测量在将桩打入地下时以及随后在静载荷测试期间将多少载荷转移到土壤中。

同时，研究人员将研究第二个具有封闭端的测试桩，以便进行直接比较。与开放式桩不同，封闭式桩在其底部包含一个尖头桩。

萨尔加多说：“与众不同甚至可能与众不同的是，我们将在同一地点安装大直径的封闭式和开放式桩，以便我们能够直接进行比较。”

用来测量桩的200多个传感器将通过24,000英尺的电缆连接到数据采集系统。

Prezzi说：“如果不同位置的载荷不同，那是因为沿此长度的一些载荷已经转移到土壤上，这就是您想要发生的事情。”

“通过测量不同横截面处的应变，您可以确定在将桩传递到土壤时，荷载如何沿桩向下减小。”

塞子在管道中的移动也将使用带滑轮的量规进行测量。

INDOT运输系统研究部工程师兼经理Timothy J. Wells说：“通过不断投资JTRP以及INDOT员工和世界一流的研究人员的团队合作，实现了最前沿的创新。”

该项目为博士生提供了难得的机会。

萨尔加多说：“对于博士生来说，在这种领域进行高质量，大规模研究的可能性非常罕见。”

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