摘 要：隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，我國橋梁工程建設(shè)也不斷進步，橋梁的結(jié)構(gòu)也日新月異，同時，橋梁工程在運行過程之中的負荷量也不斷增加，不可避免的出現(xiàn)了一系列質(zhì)量問題，例如：樁基沉降等現(xiàn)象，因此，準(zhǔn)確的分析橋梁工程設(shè)計中的樁基沉降對于施工工作發(fā)揮著重要的指導(dǎo)作用。文章主要闡述了兩種基本樁基類型的區(qū)分，并詳細分析了單樁陳江分析計算，最后提出了群樁的沉降分析。

關(guān)鍵詞：橋梁工程設(shè)計；樁基沉降；樁基類型

1 正確區(qū)分摩擦樁和端承樁等樁基類型

1.1 橋梁樁基的分類

橋梁樁基根據(jù)施工類型可以分為沖孔、挖空、鉆孔等樁基；按照承載力的不同，可以分為端承樁、摩擦樁、摩擦承裝等；依照樁基的幾何直徑分為大直徑樁基、中等直徑、小直徑樁基等，通常的施工建設(shè)中都采用大直徑的樁基，例如：高速架橋、立交橋等等；按照樁基結(jié)構(gòu)的水平受力情況，可以將其分為被動受力樁和主動受力樁，按照豎向的受力，分為抗壓樁和抗拔樁。隨著橋梁建設(shè)的不斷進步，結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的樁基也逐步使用，針對不同的樁基結(jié)構(gòu)，要進行不同的樁基沉降研究，保證結(jié)果的精確性。

1.2 摩擦樁和端承樁

在橋梁工程之中，由于承載力的不同，其樁基在土層之中的不同受力不同，通常分為摩擦樁和端承樁兩類（如圖1所示）。摩擦樁是全部設(shè)置在軟土層中，并且具備一定的深度，在其施工過程當(dāng)中其樁身四周側(cè)面和土層發(fā)生的摩擦力，同時，其樁基礎(chǔ)的尖端也有巨大的阻力，這兩個力共同承擔(dān)著樁基的上部結(jié)構(gòu)的承載力。而端承樁的受力情況則大部分是由樁剪阻力來承載的，同時端承樁是完全穿過軟土層，并直接接觸到堅實的土層。通過橋梁工程的實地調(diào)查顯示，影響樁基沉降的因素較多，同時各個因素之間的相互聯(lián)系密切，調(diào)查顯示影響因素主要有：樁基的四面摩擦阻力、樁基的埋設(shè)深度、樁基的尖端形狀、土層的圖紙性質(zhì)、樁基的長度和半徑、樁基嵌入巖層的深度和比例、樁基底部的防沉設(shè)計等。

圖1 （a）摩擦樁、（b）端承樁

2 公路橋梁樁基的檢測技術(shù)

2.1 靜載試驗法

樁基靜載實驗是一種全新的樁基靜載實驗方法，檢測流程是：首先把特制的加載設(shè)備埋到樁內(nèi)的固定位置，同時把加載設(shè)備的高壓油管和位移桿牽引到地面上方，然后用高壓泵向荷載箱內(nèi)輸油，荷載箱將力傳到樁身，其上部樁身的摩擦力與下部樁身的摩擦力及端阻力相平衡，通過Q-S曲線的變化情況，可以判定公路橋梁樁基的承載力、樁基沉降狀況、樁基彈性壓縮因子和巖土層的變形程度。

2.2 高應(yīng)變動測法

高應(yīng)變動測試技術(shù)是美國的測試公司首先發(fā)明的，這是一種和計算機軟件聯(lián)系較為緊密的測試技術(shù)，通過在樁頂測量被激發(fā)阻力產(chǎn)生的應(yīng)力波和速度波還確定承載力的大小，目前在測量界，最常用的是高應(yīng)變動力試樁法和曲線擬合法。高應(yīng)變動測量技術(shù)在檢測樁基的垂直極限承載力方面具有獨有的優(yōu)點，無需架設(shè)輔助錨樁，而且測試時間短、費用低、效率高，同時不僅僅可以用于確定單樁承載力和樁身重量，還能反映樁體的完整性、樁層阻力分布等。

2.3 聲波透射法

聲波透射法是在灌注混凝土之前，在樁基內(nèi)埋設(shè)若干根聲測管，以便于順利的進行超聲波發(fā)射和接收，咽喉利用超聲波探測儀沿著縱軸線逐點的測量各橫截面的聲參數(shù)，并對測量的各種參數(shù)數(shù)值進行分析判斷，從而推算出樁基中混凝土結(jié)構(gòu)的沉降狀況，給出混凝土結(jié)構(gòu)的強度和指標(biāo)。

2.4 鉆孔取芯法

鉆孔取芯法利用專用的鉆孔設(shè)備對樁基進行抽芯取樣，并結(jié)合實際的取樣情況，判斷樁基的長度、混凝土的缺陷、混凝土的強度。樁基持力層的厚度等，鉆孔取芯方法能直接接觸到樁基，對于樁基狀況的了解較為準(zhǔn)確，但是測量數(shù)據(jù)不全面，只能對局部范圍的樁基狀況進行判斷，不能全面的了解樁基的情況，而且對于樁基結(jié)構(gòu)造成破壞，在實際的檢測工作中采用較少。

3 單樁的沉降分析計算

單樁載荷分析最常用的方法是載荷傳遞分析法，其工作理念是把樁基分散為一系列的相同長度的樁基單元，并在每一個樁基段和土層之間聯(lián)系采用非線性的彈簧來模擬，并且樁基礎(chǔ)端處土體也采用非線性彈簧與其聯(lián)系。但是其現(xiàn)場工程施工中，需要安裝不同的儀器設(shè)備，進行樁基的載荷試驗，其現(xiàn)場測試的普及性不好。

剪切形變傳遞模型的提出簡化了樁基沉降中的計算，同時模型假定認為當(dāng)載荷承載力較小時，其樁基在軸向的負荷載力下會發(fā)生沉降，而且樁基在沉降的過程中，會對周圍的土層產(chǎn)生剪切形變的作用，而樁基周圍土層沒有相對的移動，剪應(yīng)力會沿著樁基側(cè)面的表層擴散到周圍的土層中。在使用負荷承載時，摩擦樁段承載的比例要小的多，其沉降大多是由樁側(cè)所傳遞的負荷承載造成的。

彈性理論法是利用彈性理論對樁土系統(tǒng)研究單樁基礎(chǔ)在縱向的符合承載作用力與樁基礎(chǔ)土層之間的作用力和相對位移之間的關(guān)系，從而得到土對樁、樁對樁以及樁對土還有土對土之間的所有的共同作用方式。彈性理論法可以擴展出一系列的沉降計算方法，并能夠基于樁基的位移進行軸向承載下樁基樁基的壓縮。

4 群樁的沉降分析

4.1 彈性理論法

彈性理論法的群樁沉降分析是以Minidlin解的唯一和應(yīng)力解為依據(jù)形成的位移法和應(yīng)力法。此外還有一種簡化的彈性理論法求位移，以應(yīng)力法中子樁側(cè)面摩擦力為線性，將單樁分析的理論進行疊加得到樁群的計算方法。

4.2 實體深基礎(chǔ)法

現(xiàn)在常用的群樁沉降方法是實體深基礎(chǔ)法，可以把高承臺下的樁群和土層中作為實效墩基的實體深基礎(chǔ)，不超過這個等代墩基的范圍，樁群如同實體墩基般工作并且樁間土層不發(fā)生壓縮，最后利用擴展的計算方式得到群樁的沉降。在實際的計算中，要消除樁基附加應(yīng)力和地基土性質(zhì)的差別而帶來的誤差，要采取一系列的防治措施，例如變動假定實體基礎(chǔ)底面的位置，注意樁基礎(chǔ)之間土層發(fā)生壓縮的可能性；在群樁頂部外面以固定斜率增大假定實體基礎(chǔ)底面的面積，注意群樁基礎(chǔ)周圍剪應(yīng)力的影響等措施。

4.3 等效作用分層總和法

等效作用法很早就被提出，并被樁基技術(shù)規(guī)范采用，來進行對均勻土質(zhì)的土層中群樁沉降的Mindlin解和均勻負荷承載下的矩形基礎(chǔ)的Boussi-nesq解之間的比值進行計算，得出結(jié)論修正等代墩基的附加應(yīng)力。最后依據(jù)分層總和法求得群樁的沉降。

5 結(jié)束語

總而言之，在橋梁工程設(shè)計中對樁基沉降進行分析時，要結(jié)合理論知識和實際工作經(jīng)驗，同時并借助先進的測量技術(shù)，提高橋梁樁基沉降分析的全面性，保證橋梁工程的樁基沉降不影響其正常的使用功能。

參考文獻

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