关于路桥桩基设计的分析

张婧

摘要：本文作者概述了公路桥梁桩基的情况，分析了公路桥梁存在的问题，提出了路桥桩基设计的方法。

关键词：路桥；桩基设计；分析

Abstract: The author outlines the highway bridge foundation, the analysis of the existing problems of highway bridges, road and bridge pile foundation design.

Keywords: roads and bridges; pile foundation design; analysis

中图分类号：U448.14文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

桥梁基础设计与施工质量的好坏,是整座桥梁质量的根本问题,只有掌握桥梁基础的分类、特点,掌握基础的适用范围以及存在的问题等有关方面进行详细的了解,才能使专业人员设计和施工时更好地注意发挥各类基础的特长,才能更合理选择适宜的基础,确保建成的桥梁能安全、所以在实际工作中充分考虑与其他相关标准、规范的协调一致，并配合相关法规的实施和标准化改革工作，达到对公路桥装设计的充分设计。当今我国对公路桥梁在设计方面的要求是经济、美观、安全和适用。在设计过程中,分别是按照正常使用和承载能力来进行设计的。所以公路桥梁在设计的时候合理选择是至关重要的。本文就如何分析解决我国公路桥梁在设计中的弊端以及有关问题展开讨论，并做出一些详细的分析，以便引起同行业人员重视。

1 公路桥梁桩基概述

公路桥梁桩基设计地质问题是十分重要的。然而桥梁基础一般采用直径较小的钻孔灌注桩,部分大跨度和特殊工点桥采用了直径相对适中的钻孔灌注桩。全线基桩根数约几万根,桩长一般在 35～45m 之间。具体事例：某轻轨高架桥梁上采用无碴轨道和超长无缝线路,且桥梁结构大部分采用跨一联的连续梁结构,因此对桥梁的工后沉降要求非常严格,桥梁设计中基础不均匀沉降按 5～10 米控制,工后总沉降量按 20mm 进行控制。

总之，该项目地质勘察对顶设计则主要依据相关的铁路桥涵设计规范,地质勘察所提供的基础数据与铁路桥规的匹配性需加以验证。另外,由于该项目工程规模巨大,在设计中采取各项合理的地基系数进行桩基础设计,以确保桥梁结构安全和控制工程投资是必要的。因此,为验证桩基础设计选取桩周土极限摩阻力值及桩底支承力折减系数值的准确性和科学性,进行大规模设计前的设计试桩具有非常重要的意义。

2 存在问题及考虑因素

合下列条件之一的桩基,当桩周土层产生的沉降超过基桩的沉降时,应考虑桩侧负摩阻力。a.桩穿越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土层进入相对较硬土层时；b.桩周存在软弱土层,邻近桩侧地面承受局部较大的长期荷载,或地面大面积堆载(包括填土)时；c. 由于降低地下水位,使桩周土中有效应力增大,并产生显著压缩沉降时。从上述条件看,并非所有软土或湿陷性黄土都会产生负摩阻力,只有存在某些特殊情况时，需要这些因素的考虑。3 组成及计算方法

3.1 组成

首先，作为桥梁桩基的主城主要有很多的例如：竖直桩、管桩、柱桩及梁式支承平台(横梁)组成的无承台桥墩的先进结构。这些桩位于与桥梁纵轴垂直的方向,可设一排或者两排。而梁式支承平合则将桩的上端联结起来。由子此类桥墩基础上面没有整体的大块结构,在某些情况下奋特别是当桥梁很宽时夕在计算中计及横梁弯曲变形就很有必要。横梁的变形在竖直面内是必须计算的,但是在水平面内横梁则可视作不变形的。由于横梁的弯曲与变形的缘故，在此基础上水平位移与桩及其桩周围土层变动所造成的位移进行比较后，发现其数值一般都相对的较小。然而对于横然来讲其水平面内的刚度无穷大的假设是其正确的。所以，在计算的时候，根据各项力度因素作用，将所得的全部进行数值的综合。从而来求出桥墩位移及桥墩杆件横截面上的内力,这些力素是: 作用在与桥墩平面垂直的平面内的水平力和力距(桥墩平面即与桥梁纵向轴线垂直的对称平面), 作用在所分析桥墩平面内的垂直力和水平力。 对作用在与桥墩平面垂直的平面内的水平力和力矩而言,桥墩按一般计算桩基础的公式计算,通常也是假定此时基础平台的刚度为无穷大时所考虑的。

3.2 计算方法

其次，桩基的沉降计算作为实体基础,采用与浅基础相同的计算办法和修正系数。桩基础作为深基础,其沉降是由桩、承台、桩间土和桩尖以下土层共同压缩的结果,影响因素十分复杂,桩数、桩距、桩径、桩长、桩的布置和地质条件对其计算值都有不同程度的影响。正因为桩基础是深基础,而套用浅基础实测沉降得出来的经过概化的修正系数显然是不适用的。然而在实际工作中对于某类桩基公式的计算结果, 一般不宜单独的作为设计桩基的依据, 这是由于打桩的过程中存在许多复杂的力学问题, 现在的打桩公式都未能考虑进去, 故必须结合实际经验加以使用, 打桩公式的优点是可以根据沉入度指标了解每根桩的承载力, 适合于在打桩施工中对每根桩的承载力进行对比检验, 也就是说, 桩基工程中有几根桩的静载试验资料可作对比标准, 则打桩公式就显示出它检验其他桩的承载力的优越性。

4 分类

桩基础础分类、特点基础根据埋置深度分为浅基础和深基础两大类。基础埋置深度小于 5m 的称为浅基础:埋置深度低于5m,则称为深基础。基础埋置在土层内深度虽较浅,但水下部分较深称为深水基础。

4.1 浅基础特点、分类天然地基浅基础特点是施工简单,不需大型的机具设备,比较经济,在中、小型桥梁上使用较广泛。浅基础根据受力条件及构造可分为刚性基础和柔性基础两大类。刚性基础:基础内不需配置受力钢筋,这种基础称为刚性基础。特点是稳定性好、施工简便、能承受较大的荷载。缺点是自重大,受地形限制。柔性基础:必须在基础中配置足够数量的钢筋,这种基础称为柔性基础。特点是整体性能较好,抗弯刚度大,对上部结构产生的附加应力比较小。缺点是柔性基础主要是用钢筋混凝土浇筑,钢筋和水泥用量较大,施工技术要求较高。

4.2 深基础特点、分类深基础特点是承载力高、稳定等。

5 采取方法

随着近年来我国公路与城市道路的迅速发展，高等级公路的中小桥梁普遍采用桩柱式墩台、桩基础。较为常规的做法是在桩顶设置承台与柱相连或是在桩柱顶设帽梁，这两种方案均不失为较好的墩、台型式。随着互通式立交、枢纽内的桥梁越来越多，且与被交道路多为斜交，若一跨跨越被交路，主梁建筑高度增加，将影响到桥梁的长度以及主线的填土高度。所以现实中，一般采用在被交叉道路中央分隔带内设置桥墩，以缩短桥跨，从而降低主梁建筑高度，减少工程投资。若采用多柱式桥墩，尤其是设置在被跨道路的中央分隔带内，既不美观也不利于高速行车。

6 结束语

随着社会的进步与发展，公路桥梁桩基的设计显得十分重要。公路桥梁桩基设计直接关系到桥梁施工质量和工程造价。公路桥梁设计的好坏直接关系着桥梁使用的寿命和桥梁工程质量,因此,桥梁工程设计人员必须根据当地具体的桥梁工程实际情况,做出认真详细、经济合理、安全周到的工程规划设计方案,以减少或杜绝桥梁工程出现隐患性的设计损失。

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