摘 要：目前，橋梁工程設計是基礎公共設施設計的重要環(huán)節(jié)，橋梁工程建設的不斷進步對橋梁的荷載能力提出更高的要求，探討橋梁工程設計有著至關重要的意義。本文將針對橋梁建筑中樁基沉降的問題簡要探討橋梁常用樁基類型，詳細分析樁基沉降的計算方法。

關鍵詞：橋梁工程；樁基類型；沉降分析

1、橋梁常用樁基類型

根據施工類型的不同，橋梁樁基類型可分為沖孔型、挖空型和鉆孔型；根據承載力不同，橋梁樁基類型又可以分為端承樁、摩擦樁和摩擦承樁；根據樁基的幾何直徑，還可以把橋梁樁基分為大直徑樁、中等直徑樁和小直徑樁等。橋梁樁基還可依據水平受力情況和豎向受力情況的不同來劃分。隨著橋梁建設的不斷進步，橋梁樁基的結構越來越復雜。針對不同的樁基結構要采用不同的分析方法，保證結果的準確性。

下文將重點分析根據承載力不同所劃分的兩種橋梁樁基：端承型群樁和摩擦型群樁。

1.1 端承型群樁

在橋梁工程中，樁基承載力的不同是因為樁基在土層中的受力情況不同。端承樁是一種完全穿過軟土層達到深層的樁基，大部分受力由樁剪阻力承載，樁側剪力由于相互影響只承擔微小的受力，樁端平面更是由于受力在傳遞過程中的分散而削弱了其所應受的重疊效應。因此，端承型群樁的基樁類似于獨立性單樁，群樁就是這些獨立性單樁的集合體，這使得各基樁之間以及基樁與土層之間的相互作用變得極其微小。

1.2 摩擦型群樁

與端承型群樁相比，摩擦型群樁全部深入軟土層，在施工過程中會受到樁身四側面與土層發(fā)生的摩擦力以及來自樁基尖端巨大的阻力，樁基上部結構的承載力就由這兩個力共同承擔。由此受力分析可知，摩擦型群樁樁基的沉降不可忽略。

摩擦型群樁可分為高承臺樁基和低承臺樁基。高承臺樁基在計算沉降時只需要考慮各樁頂通過側摩擦力和端阻力對地基和鄰近樁產生的重疊應力；低承臺摩擦型樁基的受力情況相對復雜，由于承臺與地基的接觸應力，低承臺樁基的沉降不僅要測算側摩擦力和端阻力，還要考慮到受力過程中地基、樁基、承臺之間的相互作用的變化。因為承臺不僅通過限制樁基上部的位移減小摩擦阻力，而且改變了荷載的傳遞過程，進而影響到側摩擦力和端阻力的變化。

2、沉降影響因素分析

2.1 土質的影響

土質坡面是一個較復雜的影響因素，如果土質坡面的粘性土較均勻，地基整體壓縮變形占群樁沉降的比例與土質硬度成正相關變化趨勢；如粘性土不均勻，樁基間的壓縮變形比例就會隨土質變硬而減小。因此，軟粘土的群樁沉降一定程度上是由于土層側向擠出造成的；而砂土中的樁基整體壓縮變形比例要大于軟粘土中相應的群樁沉降比例。

2.2 樁間距的影響

樁基整體壓縮變形的比例與樁基間距成反比。當樁間距小于三倍樁基直徑時，地基整體壓縮變化比例會隨著荷載水平和土性的變化而產生較大變動；當樁間距達到六倍樁基直徑時，地基整體壓縮變化比例將不會受到荷載水平與土性的影響，群樁沉降將以樁基間土的壓縮變形為主。

2.3 承臺設置方式的影響

對于打入群樁的沉降分析，承臺設置方式與樁間距有一定關聯(lián)。從試驗結果來看，樁間距沒有達到三倍樁基直徑的情況下，承臺設置方式對打入群樁的沉降性狀并無明顯影響。但在一般的施工過程中，荷載較小的群樁沉降以地基整體壓縮變形為主；當荷載接近極限承載力時，群樁間主要沉降變?yōu)闃堕g土的整體變形壓縮。

2.4 荷載水平的影響

荷載水平的增大會使地基整體壓縮變形占群樁沉降的比例減小。在樁間距為三倍樁基直徑的工程中，若外加荷載不超過極限荷載的一半，群樁沉降完全來自樁端以下地基的壓縮變形；達到一半時，群樁沉降仍以地基變形為主；但當外加荷載接近極限荷載時，群樁沉降改為樁間土的壓縮變形。

3、群樁沉降分析

3.1 群樁效應分析

橋梁群樁中存在顯著的群樁效應。群樁效應是指重疊的樁端應力使得群樁樁端應力遠高于單樁樁端應力。較之單樁，群樁不同的工作狀態(tài)決定了群樁沉降量也會遠高于單樁沉降量。

沉降的群樁效應則是指在常用樁間距下，重疊的相鄰樁間應力提高了樁端平面以下的應力水平，同時加深了該層面的壓縮層。這使得群樁沉降量和延續(xù)時間都遠高于單樁的工作狀態(tài)。樁基沉降的群樁效應用沉降比度量，即相同樁頂荷載下群樁沉降與單樁沉降之比。

3.2 群樁沉降分析方法

群樁沉降的分析方法多種多樣，目前施工中常用的分析方法有彈性理論法、實體深基礎法和等效作用分層法。

彈性理論法分析群樁沉降可看作位移法或應力法，它的理論依據是Minidlin解的唯一性和應力解。該種方法可以簡化為求位移，即線性化應力法中子樁側面的摩擦力，疊加單樁分析理論得到群樁的計算公式。

實體深基礎法是目前最為常用的群樁沉降分析法。理論上把高承臺下的樁群和土層作為實體深基礎，在不超過這個等代墩基范圍的情況下，利用擴展的計算方式計算群樁沉降。但在實際計算過程中，要采取一系列誤差來消除樁基附加應力和地基土層性質的差別所產生的誤差影響。

等效作用分層總和法的關鍵在于“總和”。這種方法很早就被提出并應用于實際工程測算中。它的核心是計算Mindlin解與Boussi-nesq解之間的比值，即計算均勻土質土層中的群樁沉降與均勻負荷承載下的矩形基礎的比例。在得出結論后修正等代墩基的附加應力，依據分層總和得出最終的群樁沉降。

4、總結

總而言之，群樁沉降的受力情況十分復雜，有關群樁的沉降分析也是一個非常復雜的問題。目前，橋梁工程設計中的樁基沉降分析仍是工程設計研究的重點內容。為了確保橋梁建設的穩(wěn)健發(fā)展，諸如沉降問題等現(xiàn)實問題需要廣大研究人員、施工團隊以及工程師的共同努力鉆研，將理論應用于實踐，并在實踐中不斷探索完善。

參考文獻：

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