潘忠平

(貴州省公路工程集團有限公司，貴州 貴陽 550000)

斜坡地區(qū)大直徑橋梁樁基豎向承載問題研究

潘忠平

(貴州省公路工程集團有限公司，貴州 貴陽 550000)

室內(nèi)模型研究方式，從三個方面研究了斜坡地區(qū)大直徑橋梁樁基豎直承載問題，隨后提出了實際情況下樁基的有效樁長計算及相關(guān)技術(shù)建議。

斜坡地區(qū)；大直徑橋梁；樁基；豎向承載

1 斜坡地區(qū)大直徑橋梁樁基豎向承載問題分析

1.1 斜坡地區(qū)大直徑橋梁樁基最大承載力變化研究

隨著斜坡坡度發(fā)生相應(yīng)的變化，100 cm長樁基所呈現(xiàn)的P-SV曲線變化，具體情況見圖1。

基于上圖結(jié)果顯示，某固定的豎向承載作用，樁頂位移因為斜坡坡度的增加持續(xù)增大。當位移為10 mm時，相應(yīng)的承載可看做是樁基最大承載力P，基于上圖的內(nèi)容們可以計算出不同坡度所對應(yīng)的承載力成果。用αv表示斜坡地區(qū)斜度變化下的樁基承載力承受的影響度，其公式為αv=(P0-P)/P0，公式中的P0代表的是平坡狀態(tài)下的樁基豎向最大承載力。其結(jié)果顯示，由于坡度不斷增加，實際承載力影響度αv呈現(xiàn)持續(xù)增大的現(xiàn)狀，當斜度實際度數(shù)從30°～90°之間變換時，影響度的變化從7.29%直接增長至35.75%，表明坡度增加對樁側(cè)阻力的傳遞效應(yīng)的影響具備直接性，樁基承載力因坡度增加呈現(xiàn)一定程度上的降低。由于坡度增大，最大承載受力坡度具備極大的影響力。

圖1 斜坡地區(qū)坡度變化下的P-SV曲線變化

基于坡度增長狀態(tài)下斜坡最大承載力與平坡承載力的比較折減系數(shù)可以了解到，坡度處于0～30°間進行轉(zhuǎn)變的過程中，承載力實際下滑的程度不具備顯著性，當實際斜度為90°，其承載力的下滑程度僅占平坡樁基的64%，這就直接表明大直徑樁基在設(shè)計過程中，需要明確樁基功能受坡度轉(zhuǎn)變所產(chǎn)生的影響。

1.2 斜坡地區(qū)大直徑橋梁樁基豎向承載作用下的軸力傳遞規(guī)律研究

基于1.25 kN豎向承載作用，研究樁基埋置深度與斜坡坡度之間的實際變化，其主要規(guī)律如圖2內(nèi)容所示。

圖2 100 cm樁長隨坡度變化自身軸力分布結(jié)果

結(jié)合圖2的結(jié)果可知，平坡狀態(tài)下(0°)樁身軸力變化呈現(xiàn)最大幅度；隨著坡度不斷增加，樁身自身承載力的變化愈小；當坡度為90°時，樁身承載力最小。針對其軸力變化情況而言，結(jié)果曲線的外側(cè)相較內(nèi)側(cè)曲線陡峭，外側(cè)曲線自身斜率值遠大于內(nèi)側(cè)曲線斜率，直接表明斜坡外側(cè)土體本身缺失較為嚴重，有效樁長持續(xù)減少，從而一定程度上削弱了斜坡外側(cè)一定程度上的巖土體外側(cè)摩阻力。對于建設(shè)過程而言，當樁頂至50 mm埋置身處時，該狀態(tài)下樁身所處的軸力受到斜坡坡度影響非常小，當埋置深度達到230mm時，隨著坡度不斷增加，樁身軸力自身影響度也會不但增加，同時不同坡度的影響程度也會進一步增加。這一結(jié)果直接表明，隨著坡度不斷增加，土體流失也會不斷增加，從樁頂至樁端而言，樁側(cè)摩阻力也會遭受一定的影響。所以當樁基礎(chǔ)建設(shè)位置選擇部位存在很大坡度時，為了確保該樁基在實際應(yīng)用過程中具備安全性與穩(wěn)定性，需要提前完善相應(yīng)的保護措施。

1.3 斜坡地區(qū)大直徑橋梁樁基豎向承載下的側(cè)摩阻力變化規(guī)律研究

對于斜坡區(qū)域的大直徑橋梁樁基而言，基于相同樁長及承載力，斜坡坡度不同的部位所安置的樁基側(cè)摩阻力，會直接因為坡度的變化產(chǎn)生相應(yīng)的變化，且這一變化規(guī)律存在相似性。根據(jù)本次實驗情況顯示，100 cm長度下的樁基，承受1.25 kN的豎向承載作用，其樁基側(cè)邊的摩阻力因為坡度所發(fā)生的變化規(guī)律，如圖3所示。

圖3 100 cm長、1.25 kN豎向承載力下樁側(cè)摩阻力隨坡度影響結(jié)果圖

從圖3可以了解到，由于坡度不斷增加，樁側(cè)摩阻力呈現(xiàn)持續(xù)減少的狀態(tài)，因此樁端阻力所占據(jù)的最大承載力比例不斷增加。當其斜坡度達到90度時，樁端阻力所占比率呈現(xiàn)最大狀態(tài)。從樁頂?shù)綂y笛，外側(cè)及內(nèi)側(cè)豎向承載力較低，會先增加之后出現(xiàn)減小。這一結(jié)果表明樁側(cè)土體損失嚴重，側(cè)摩阻力具備不對稱性擴散，直接導致該摩阻力不能全部發(fā)揮出來。當實際斜坡距離在穩(wěn)定性距離數(shù)值之下時，樁周圍土體可以看成一個半無限體，從而使外側(cè)摩阻力完全發(fā)揮出來，促使其與內(nèi)側(cè)摩阻力存在相似性。

2 斜坡地區(qū)大直徑橋梁樁基承載下有效樁長的明確及相關(guān)技術(shù)建議

基于上文的有關(guān)分析結(jié)果顯示，在樁頂之下，某固定距離下是斜坡失效樁長，該區(qū)域范圍之內(nèi)，外側(cè)摩阻力實際作用較小，相較內(nèi)側(cè)摩阻力而言，甚至可以完全忽略。處于斜坡失效樁長下直至樁端范圍，外側(cè)摩阻力漸漸能完全發(fā)揮出來，該范圍就稱之為斜坡有效樁長。結(jié)合室內(nèi)試驗成果研究了解到，在同一個坡度之下，由于樁長不斷增加，失效的樁長不會產(chǎn)生顯著性變化，可將其看做一個定值。通過研究發(fā)現(xiàn)，斜坡地段大直徑起那個良樁基的失效樁長與斜坡坡度沒有直接關(guān)聯(lián)，與樁長沒有任何關(guān)聯(lián)性。

針對文章的研究結(jié)果，結(jié)合室內(nèi)模型試驗結(jié)果，針對斜坡地區(qū)橋梁建設(shè)提出下述建議：當區(qū)域坡度在30°之下時，可以直接忽略樁基承載在坡度方面的影響；當樁基所構(gòu)建位置坡度在30°～75°之間時，實際樁基設(shè)計過程中，可以通過對樁長的調(diào)整來增加承載力；當坡度超過75°之后，需要基于斜坡外側(cè)土體的實際情況以及其與樁基之間距離的變化實現(xiàn)樁基承載問題的研究。此外當樁基安置于坡度較大的部位時，應(yīng)該優(yōu)先選擇與坡邊距離較遠的部位，促使樁基承載力能夠完全發(fā)揮出來；當其受到地形環(huán)境等影響之后，可以選擇增加樁長。

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2016-10-29

潘忠平(1987-)，男，貴州黃平人，助理工程師。

U442

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：1008-3383(2017)06-0109-02