周玉至 曹蒙

摘 要：近年來，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展勢頭良好，大多數(shù)人民基本都解決了，溫飽問題，因此政府在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上加大了投入力度，在基礎(chǔ)公共設(shè)施中在基礎(chǔ)公共設(shè)施中，交通設(shè)施占了很大一部分，而其中占據(jù)主導(dǎo)地位的是公路運輸，橋梁也是公路運輸?shù)闹匾糠?，所以研究橋梁道路樁基的沉降問題，對實際生活具有重要的意義。筆者希望這篇文章能為大家提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：道路橋梁；樁基沉降；分析計算

就一般情況而言，公路橋梁上部分結(jié)構(gòu)荷載很大，大多數(shù)公路橋梁設(shè)計師會采取鉆孔灌注樁的方式，因為其具有穩(wěn)定承載力強(qiáng)等優(yōu)勢。在公路橋梁工程中，樁基礎(chǔ)在縱向荷載作用力的作用下，樁地基以及承臺土層之間的相互作用會導(dǎo)致樁基發(fā)生沉降。因為這些因素多變，樁基沉降對工程質(zhì)量、成本造價、后期使用、后期維護(hù)等多方面有影響。

一、正確區(qū)分摩擦樁和端承樁等樁基類型

因為樁基在土中的受力情況不同，人們一般將其分為摩擦樁和端承樁兩類。摩擦樁是設(shè)置在軟土層并具有一定深度的樁基，其樁身側(cè)面與土發(fā)生產(chǎn)生的摩擦力和樁基礎(chǔ)尖端阻力共同分擔(dān)上部結(jié)構(gòu)的荷載。端承樁是穿過軟土層達(dá)到深層的一種樁基礎(chǔ)，它的上部結(jié)構(gòu)與摩擦樁不同，它的荷載主要是樁尖端的阻力承擔(dān)。相關(guān)數(shù)據(jù)表明，在施工現(xiàn)場，中間端阻力的性狀是由覆蓋土層的性質(zhì)、厚度還有樁基礎(chǔ)的半徑比例以及嵌巖深徑比例等多方面原因決定。

二、單樁的沉降分析計算

1.荷載傳遞分析

單樁荷載最常用的分析方法是荷載傳遞分析法，其工作原理是，把樁基礎(chǔ)分為一系列相同長度的彈性單元（也就是樁基礎(chǔ)段）每一個彈性單元和土層之間的連接都用非線性彈簧來模擬，而且樁基礎(chǔ)端處土體也使用非線性彈簧。在負(fù)荷承載傳遞曲線中，該方法假定每一個點的裝機(jī)處位于都與該點的摩擦力相關(guān)但是與樁基礎(chǔ)其他位置的摩擦阻力無關(guān)，要注意用此方法時一定要考慮土體的連續(xù)性。只有安裝多種不同功能的設(shè)備儀器進(jìn)行樁基礎(chǔ)的承載實驗，才能獲得施工現(xiàn)場的負(fù)荷承載傳遞曲線。但是所得結(jié)果并不一定適用于其他場地。

2.剪切變形傳遞

庫克在1974年提出了摩擦樁復(fù)合承載傳遞模型，該模型通過許多假設(shè)簡化了計算。庫克認(rèn)為，樁基礎(chǔ)的在軸向負(fù)荷承載的下降會隨著荷載水平減小而減小，樁基沉降時四周土體也會發(fā)生變形，但是裝機(jī)與土層之間不會產(chǎn)生相對位移。在使用負(fù)荷承載時，樁基側(cè)面所傳遞的負(fù)荷承載往往會造成沉降。

3.彈性理論法

彈性理論法利用的是彈性理論對樁土系統(tǒng)研究單樁基礎(chǔ)在縱向的負(fù)荷承載作用力和裝基礎(chǔ)土層之間的作用力以及相對位移三者的關(guān)系，以此得到土對樁、樁對土以及土對土之間的共同作用途徑。單樁沉降計算方法可以通過彈性理論方法拓展。這些拓展內(nèi)容都是以樁基礎(chǔ)的位移以及相近土層的位移之間的協(xié)調(diào)條件。因此，可以通過軸向承載下樁基礎(chǔ)樁身的壓縮來調(diào)節(jié)樁基礎(chǔ)的位移，樁基周圍土體的位移可以通過某點的minidlin變換得到。因為臨界面很多的相鄰點的位移與土層位移相等，而彈性理論和樁基礎(chǔ)土界面都滿足彈性條件，所以最后可以得到樁身摩擦阻力分布、樁端阻力分布、還有樁位移分布。

4.單向壓縮分層總和法

單向壓縮分層總和法通過周邊土層的參數(shù)計算出各層總的沉降量。在樁基礎(chǔ)設(shè)計中，這種方法常用于直徑較大的單樁。由于其樁側(cè)阻力負(fù)荷承載分擔(dān)比相對較小，樁基礎(chǔ)底端半徑大，荷載分擔(dān)也大，所以采用單向壓縮分層，總和法計算沉降量。舉例來說，如果深基計算的其他條件相同時，采用明氏應(yīng)力分布計算出的結(jié)果與推測值相近，而采用布式公式計算出的值則比實際測量值大。所以在使用該方法計算時，最好參照相關(guān)規(guī)定或經(jīng)驗來確定。

三、群樁的沉降分析

1.彈性理論法

彈性理論的群樁沉降分析以minidlin解的唯一和應(yīng)力解為核心形成位移法和應(yīng)力法。另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)面摩擦力為線性關(guān)系，把單樁分析理論進(jìn)行疊加而得到群樁的計算方法。

2.等代墩基

現(xiàn)代公路橋梁工程設(shè)計常用實體深基礎(chǔ)法來計算群樁沉降。他把高層臺下的樁群好吐槽作為一個等效墩基的實體深基礎(chǔ)，如果不超過這個等效墩基的范圍，樁群會像實體墩基般工作而且樁間土層也不會發(fā)生壓縮，最后通過擴(kuò)展的計算方式得到群樁的沉降。因為選取的假定實體基礎(chǔ)底面的點不同，而且地基土性質(zhì)不同，所以可以計算不同的模式。我們可以通過以下措施防止計算受影響：1.改變假定實體基礎(chǔ)底面的位置2.注意樁基礎(chǔ)之間土層發(fā)生壓縮的可能性3.在群樁頂部外面增大假定實體基礎(chǔ)底面面積4.根據(jù)半無限彈性體內(nèi)集中力的公式拓展出多種計算，荷載下附加應(yīng)力的方法，可以提高地基土層附件應(yīng)力的計算準(zhǔn)確度。

3.等效作用力分層法

我國工程專家黃強(qiáng)、劉金礪兩位在1940年提出了等效作用法，不久后該法就被樁基技術(shù)規(guī)范采用，通過對均勻土質(zhì)的土層中群樁沉降的mindlin解和均勻負(fù)荷承載下的矩形基礎(chǔ)的boussi―nesq解之間的比進(jìn)行計算，從而得出等效墩基的附加應(yīng)力。

四、結(jié)語

本文系統(tǒng)地介紹了單樁與群樁在合仔作用力下的沉降計算方法，并簡略地對他們的優(yōu)、缺點還有適用范圍等做了簡單分析。在實際中，施工人員應(yīng)該依據(jù)實際情況來選取理論，當(dāng)然，這需要設(shè)計者有著豐富的理論知識。

參考文獻(xiàn)：

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