桥梁桩基设计研究

桥梁桩基设计研究

邓文婷1杜晓2陈文3

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中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司陕西西安710065

摘要：桥梁桩基的设计是最关键的一步，桩基作为承载上部建筑施加的力的关键媒介，一定要让桩基没有一丝一毫的差错，只有把桩基设计好了，才可以让桥梁在美观的基础上变得更加的牢固和耐用。

关键词：桥梁桩基；设计

1、端承桩与摩擦桩的分别

从现实项目上看，摩擦桩的桩长通常都比端承桩要长，造价比端承桩高，设计的原则之一是优先选用端承桩。很多现场结果表明：桩侧阻力、端阻力的施展性状和上覆土层的性质与厚度、桩长径比、嵌入基岩性质与嵌岩深径比、桩底沉渣厚度等原因相关。

通常状况下，上覆土层的侧阻力是能够施展的，并且随着长径比L/d的加大，侧阻力也相关加大；只有短粗的人工挖孔嵌岩桩，端阻力先于土层侧阻力施展，端阻力对桩的承载力起关键功能，属端承桩。对L/d>15-20的泥浆护壁钻（冲）孔嵌岩桩，不管是嵌入风化岩还是完整基岩中，桩侧阻力都先于端阻力施展，表现出显著的摩擦型。对于L/d≥40，而且不属于软弱土的覆盖土层，嵌岩桩端的承载功能相对小，这时为摩擦桩的桩基受力状态，桩端嵌入强风化或中风化岩层中就好。在一些区域，泥质软岩嵌岩灌注桩L/d>45时，占总荷载比例小于20%的是嵌岩段总阻力；L/d>60时，占总荷载比例小于5的是嵌岩段端阻力。而这种桩身弹性压缩与桩底沉降是随着长径比L/d的加大而加大的，所以造成摩擦力与侧阻力的加大。

同时，随嵌岩深径比hr/d的加大而减小的是传递到桩端的应力。当hr/d>5时传递到桩端的应力接近于零；但对泥质软岩嵌岩桩，hr/d=5-7时，桩端阻力依然能占总荷载的5%～16%。由此可见，端承桩与摩擦桩的分别，不可以简单从是不是嵌岩来分别，要思考上覆土层的性质与厚度、桩长径比、嵌入基岩性质、嵌岩深径比与桩底沉渣厚度等原因。当使用端承桩设计时，要使用大直径少根数的设计形式；当使用摩擦桩设计时，已使用小直径多根数的设计形式。

2、计算桥梁桩基的承载力状况

在建设桥梁中，估算桥梁桩基承载力是设计桥梁的重点。公路桥梁桩基承载力的计算公式在《公路桥梁地基和基础设计标准手册》中清楚的规定了，支承在嵌入基岩内或基岩上的钻（挖）桩。公式中，有关单桩轴向受压容许承载力[P]的计算公式为：[P]=（C1A+C2Uh）RaC1、C2代表确定系数，岩石破碎程度、清孔的状况等原因通常要综合思考；不包含风化层的桩嵌入基岩深度是h表示的；在极限区域内，岩石单轴抗压强度在自然湿度条件下是Ra表示的；桩底的横截面总面积的代表是A；嵌入基岩局部的桩基横截面代表周长长度的是U，通常为准的是设计直径。

从估算公式能够发觉：嵌入基岩桩底部位的深度与岩石强度和单桩轴向受压承载力有非常紧密的联系，而且在建设经过中还要两全岩石破碎程度和钻孔的整理状况等原因的影响。在建设桥梁的陈旧观念里，“端承桩”能相同于嵌岩桩，这公式才相对高的适用性。但是，在现在建设桥梁中，还存在很多别的原因的影响，像桩底的岩石强度打不到强度需求，存在相对多残渣的钻孔，因为受到残渣的影响，也许出现纵向位移的桩底。并且，非常大程度上，桩基一定会受到摩擦力的影响，所以不可以真正意义变成“端承桩”对象。不妨说，这公式的适用度不高，只可以在理想状态下，才具备计算和运用价值。公式里对“h”的需求前提是“不包含风化层”的桩嵌入基岩的深度。通常状况下不管其上面风化岩层的强度大小怎样，桩基一定要嵌入在新鲜的基岩上。所以，一味需要嵌入新鲜基岩在现实建设中是不妥的，能够让这些层次嵌入深度不予思考。基于这原则，桩基的嵌岩，其深度相对厚，风化层也比较较厚。这些原因直接造成计算承载力[P]的计算数据的失真。

3、对桩基设计偏差的控制和处理

在设计桩基中，一定要对桩的偏差实施严格控制，尤其是对承台桩与条形桩，由于，桩位的偏差将出现非常大的附加内力，进而造成整个桩基基础处于不安全状态；对于这种情况，我们对桩位的偏差要实施2方面的控制：一是竖向偏差，依据公路桥梁桩基基础设计与建造标准，我们要掌控桩顶高的许可偏差为50到100毫米，但在现实的桩基施工中，偏差这么大将会造成增加施工量与延期施工工期；另外，当桩顶标高高于设计的标高时，就需要实施劈桩，对于预应力管桩而言，这种设计与施工形式困难而又浪费，所以，需要我们在设计与施工经过中，一定要严格控制桩顶标高，尽可能的让项目施工中桩顶的标高维持一样性，尤其是要思考到卸载后的回降量，所以，建议在设计经过中，要思考现实的桥梁桩基，思考2毫米的偏差许可，这样就能够免除很多小偏差桩的劈桩，节约人力物力财力；二就是偏差的桩位水平，依据公路桥梁桩基设计与施工规范的规定，对于承台的桩基基础，我们通常许可其偏差为1/3左右桩径，因此，通常建议要对承台桩控制在80毫米左右；而且，要依据现实的状况，实施详细调整。当然，当桩位的偏差区域可以满足标准设计的需求，只是代表桩基本身验收及格，对于承台全体偏差与别的偏差情况，我们一定要依据现实状况，另行解决，对于这类状况，我们有多种办法能够处理，一是能够增加承台刚度，二是能够加大拉梁的刚度与配筋的数目与强度，而且依据详细的状况，实施相应的解决。

4、桩基设计中要注意的问题

4.1了解桩基竖向力和其原理

桩基要就会和土层中间出现位移。因为地球引力的功能，桩基所承受的力一定要朝下，桩基和土层中间形成相对位移，产生剪力。

4.2因地制宜，对症下药

因为中国幅员辽阔，在自然环境的影响下，产生许许多多的地势地貌，有高山有平原，有高坡有溶洞，每一个地方多少都有人居住，为了方便出行，人们开始修建公路与桥梁，而桩基的重要位置在这时就愈发地显著，我们不可以眉毛胡子一把抓，一成不变，照搬照抄，要依据现实状况来综合分析，因此在设计经过中要仔细探究每一个地貌，有必要亲自到现场考察。

4.3具备丰富的专业知识

由于公路桥梁设计是一项特别关键的项目，因此桩基是项目设计的关键基础，所以不但要认识桩基竖向力所出现的桩基负摩阻力，机理与因素，更要知道只能用估算负摩擦力。这就需要设计者有专门与体系的训练与学习的经验，而且可以知道理论联合现实，理论知识熟练地应用，假如对实际状况做了充足的调查与探究，那么就能够让公路桥梁桩基设计中的安全系数提到一个更高的层次。

4.4说明桩基设计计算

第一，由于桩的水平荷载和位移是非线性的关系，因此m值会加大而渐渐有所减少的是随着荷载和位移，所以，假如要确定m值就要和桩的现实荷载相顺应。对普通构造而言，地面处不超过10mm的最大的位移，然而对于位移敏感的构造和桥梁构造而言，通常为6mm。第二，基础侧面假如是多种不一样土层的时候，那么就要在深度hm内相等的原则依据换算前后的基系数图形面积，把其为一个当量换算m值，最后作为整个深度的m值。第三，假如桩底面地基土竖向地基系数是C0时，则C0＝m0h。

结语

桩-土体系一起工作的问题，是土木工程界长远探索的课题。因为计算机的运用，计算办法愈来愈复杂，但是土的参数之多样性与离散性，其结果不一定是“精确”的，这就迫使我们假如要设计好桩基础，只有这样才可以确保公路桥梁桩基设计更加科学适当，从而更好的提高公路桥梁的安全性与可靠性，同时让公路桥梁项目的造价有效地降低，为公路桥梁施工带来庞大的贡献。

参考文献：

[1]杨云彪.浅谈道路桥梁施工中应注意的问题[J].科技和生活，2009，（12）．

[2]李瑞云，马亚军.桥梁桩基础的加固设计[J].黑龙江交通科技，2013（3）.