楊 毅

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550081)

橋梁樁基設(shè)計計算方法分析

楊 毅

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550081)

在橋梁工程設(shè)計過程中，橋梁工程樁基結(jié)構(gòu)設(shè)計形式比較復(fù)雜，通過優(yōu)化樁基設(shè)計計算，能夠有效提升橋梁工程樁基的使用性能。對此，首先介紹了橋梁工程樁基設(shè)計的重要性，然后對橋梁樁基設(shè)計計算要點進行了分析，并結(jié)合工程實例，對橋梁工程樁基設(shè)計計算方式進行詳細(xì)探究，以期為類似工程提供借鑒。

橋梁樁基礎(chǔ)；設(shè)計計算；承載力

1 橋梁樁基設(shè)計計算要點

1.1 選擇樁長、樁型選擇

在橋梁工程樁基設(shè)計中，樁型以及樁體是十分重要的設(shè)計內(nèi)容，在對樁型以及樁體進行設(shè)計過程中，首先需要對工程所處環(huán)境進行詳細(xì)勘查，綜合考慮成樁可行性、工期、施工成本等各項因素，對橋梁樁基設(shè)計形式進行調(diào)整，盡量降低施工成本。

1.2 計算單樁豎向極限承載力

(1)在橋梁工程樁基設(shè)計過程中，極限承載力計算是十分重要的內(nèi)容，在對單樁豎向極限承載力進行設(shè)計時，應(yīng)該注意以下幾點：①如果橋梁工程樁基為甲級，則對于極限承載力，可以通過單樁靜載試驗進行計算分析；②如果橋梁工程樁基為乙級，同時橋梁工程地質(zhì)條件比較簡單，則可以結(jié)合類似地質(zhì)條件橋梁樁基進行設(shè)計，另外，也可以根據(jù)原位測試確定極限承載力；③如果橋梁工程為丙級，則應(yīng)該綜合應(yīng)用原位測試以及以往的施工經(jīng)驗參數(shù)確定極限承載力。(2)在橋梁工程樁基設(shè)計過程中，對于單樁豎向極限承載力、極限端阻力以及極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該綜合考慮以下幾點：①對于一般的橋梁工程樁基承載力，可以根據(jù)相關(guān)規(guī)范確定；②對于直徑比較大的端承型樁結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)深層平板載荷試驗進行確定；③對于樁的極限側(cè)阻力及阻力，可以根據(jù)靜載荷試驗來確定。

1.3 對樁基豎向承載力的計算

在橋梁工程樁基設(shè)計計算過程中，如果需要對樁基的豎向承載力進行設(shè)計計算，則應(yīng)該注意，如果樁基需要承受軸心荷載，則應(yīng)該確保樁基豎向力符合要求，另外，如果樁基需要承受偏心豎向荷載，則應(yīng)該盡量提升豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)。

1.4 位移計算與樁基水平承載力

為了有效提升橋梁工程樁基的安全性，必須優(yōu)化樁基位移計算方式，提升橋梁樁基的水平承載能力，對于不同的樁基礎(chǔ)類型，需要采用不同的計算方式：(1)對于群樁基礎(chǔ)，在對樁基的位移以及水平承載力進行設(shè)計計算過程中，如果遇到較大的水平力，則應(yīng)該綜合考慮樁基承臺、土之間的群樁效應(yīng)，并對樁基水平承載力的特征值進行計算分析。(2)對于單樁基礎(chǔ)，在對樁基的位移以及水平承載力進行設(shè)計計算過程中，應(yīng)該注意以下幾點：①如果橋梁樁基為甲級或者乙級，則對于其特征值，可以根據(jù)單樁水平靜荷載試驗進行計算分析；②如果橋梁工程樁身配筋率在0.65%以內(nèi)，則可以利用單樁水平靜載試驗的臨界荷載的75%作為特征值。

1.5 承臺計算

在對橋梁工程樁基承臺進行設(shè)計計算過程中，應(yīng)該注意以下幾點：(1)在進行樁下樁基承臺設(shè)計計算過程中，首先需要對樁基承臺的受剪承載力和斜截面進行計算，如果承臺懸挑邊形成多個剪切截面，則還需要對各個斜截面的受剪承載力進行計算分析。(2)在對條形承臺梁的彎矩進行設(shè)計計算過程中，可以以彈性地基梁為依據(jù)，如果樁端的持力層深度比較小，則可以按連續(xù)梁進行設(shè)計計算。

2 橋梁樁基設(shè)計計算實例

2.1 橋梁工程概況

本橋為跨越山溝而設(shè)，上部結(jié)構(gòu)形式為預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，孔徑布置為(4×30+3×30) m，下部橋墩為雙柱式橋墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。橋梁寬度為16.5 m。

2.2 樁基礎(chǔ)設(shè)計計算

(1)樁基選型

樁基選型擬建橋梁全長216 m，在橋梁樁基施工中，采用鉆孔灌注樁，樁基礎(chǔ)直徑為2 m。在橋梁鉆孔灌注樁施工中，采用機械施工技術(shù)，不僅施工便捷，而且施工速度較快，由于工藝成熟，因此施工過程安全可靠。

(2)樁基承載力計算

①鉆孔灌注樁單樁軸向受壓承載力容許值

鉆孔灌注樁單樁軸向受壓承載力容許值的計算公式如下

qr=m0λ{[fα0]+k2r2(h-3)}

在上述公式中，各參數(shù)的含義可參照規(guī)范中給的定義，在橋梁工程樁基初步設(shè)計過程中，對于單樁軸向受壓承載力容許值，可以綜合考慮橋梁工程樁基礎(chǔ)所在地質(zhì)環(huán)境進行估算分析，另外，對于實際承載力，則需要通過現(xiàn)場現(xiàn)場靜載荷試驗來確定。

②樁長設(shè)計

本橋跨越深谷，地形陡峻，樁長設(shè)計應(yīng)參照橋位地質(zhì)縱斷面圖并結(jié)合鉆孔資料，整體來看，靠近后退岸樁基持力層可選擇為輝長巖，靠近前進岸樁基持力層可選擇為灰?guī)r，4#、5#、6#墩處覆蓋層較厚，并應(yīng)考慮人工填土的影響。以5#墩為例，樁基礎(chǔ)各層地基土力學(xué)參數(shù)見表1，并在有限元軟件MIDAS中求得5#墩樁頂軸力設(shè)計值為12 355 kN。由此，結(jié)合公式，經(jīng)計算可取5#墩樁長為25 m。根據(jù)各墩臺處樁基礎(chǔ)軸力設(shè)計值和實際地質(zhì)情況，分別算得0#臺所需樁長16 m，1#、2#、3#墩所需樁長20 m，4#墩所需樁長23 m，5#墩所需樁長25 m，6#墩所需樁長23 m，7#臺所需樁長12 m。

表1 5號墩處地質(zhì)概況 kPa

3 結(jié) 語

綜上所述，主要結(jié)合實例，對橋梁工程樁基設(shè)計計算辦法進行了詳細(xì)探究，橋梁工程樁基是整個工程中十分重要的組成部分，在樁基設(shè)計環(huán)節(jié)，需要對樁基長度、樁基型號、承載力水平、承臺等進行詳細(xì)計算，綜合考慮設(shè)計計算結(jié)果以及施工現(xiàn)場實際情況對工程設(shè)計方案進行優(yōu)化處理。通過橋梁工程樁基設(shè)計實例可見，在樁基設(shè)計計算中，首先需要對橋梁工程地質(zhì)條件繼續(xù)擰詳細(xì)勘查，選取符合實際樁位處的地質(zhì)資料，合理定義各參數(shù)值，這樣才能夠根據(jù)樁頂軸力設(shè)計值和實際地質(zhì)情況，調(diào)整橋梁樁徑與樁長，保證橋梁工程施工的順利進行。

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U442

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1008-3383(2017)11-0091-01

2017-08-28

楊毅(1978-)，男，貴州息烽人，工程師，研究方向：橋梁設(shè)計。