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卫星灌区干渠桥桩抗冻拔稳定和强度验算分析

2016-02-06王志远夏凤兰

黑龙江水利科技 2016年11期
关键词:桥桩盖梁抗冻

王志远,夏凤兰

(1.黑龙江省中部引嫩工程管理处,黑龙江 齐齐哈尔 161006;2.齐齐哈尔市水利勘测设计研究院,黑龙江 齐齐哈尔 161006)

卫星灌区干渠桥桩抗冻拔稳定和强度验算分析

王志远1,夏凤兰2

(1.黑龙江省中部引嫩工程管理处,黑龙江 齐齐哈尔 161006;2.齐齐哈尔市水利勘测设计研究院,黑龙江 齐齐哈尔 161006)

讷谟尔河卫星干渠共设交通桥6座,桩号为4+489、5+257、5+465、6+643、11+785、12+400。交通桥基础采用钻孔灌注桩,盖梁为双悬臂梁,桥面板为整体式简支板,桥上设人行桥、混凝土栏杆,桥面两端设挡土板,桥两侧引道与原路面连接。文章对干渠桥进行抗冻拔稳定和强度验算,保证工程安全。

灌注桩桥;桩基础;抗冻拔稳定;基础承载力

1 工程布置

讷谟尔河卫星干渠共设交通桥6座,桩号为4+489、5+257、5+465、6+643、11+785、12+400。交通桥基础采用钻孔灌注桩,盖梁为双悬臂梁,桥面板为整体式简支板,桥上设人行桥、混凝土栏杆,桥面两端设挡土板,桥两侧引道与原路面连接。桥跨径4+489为3×8.0m,其他为2×6.5m。

桥梁结构

1)桩:桥桩为钻孔灌注桩,台柱深20m,墩柱深21m,桩径0.8m。

2)盖梁:盖梁为双悬臂梁,盖梁断面为0.9×0.9m。

3)桥面及铺装:桥面板为现浇钢筋混凝土整体式简支板,板厚为0.36m,人行道板宽0.75m,厚0.28m,每块桥面板设2个排水孔,孔径为40mm,铺装层厚度为0.035-0.07m,桥面坡度为1%,铺装层为与桥面相同的混凝土结构。桥面与盖梁之间铺1cm厚油毡纸,桥面之间设伸缩缝,缝间填2cm厚沥青木板。

4)挡土板:挡土板为L型结构,宽度与桥面板同宽,深2.0m,厚度为0.3m,设锚固钢筋与盖梁相连。

5)引道:引道坡比为3%,引道路面结构与原路面相同。

6)防冻措施:桩柱在填土高度2.4m、柱周围0.5m范围内回填中粗砂,挡土板外侧、下面水撼砂,盖梁下面与沟坡之间留空隙,避免桩柱、挡土板冻拔。

2 灌注桩桥桩基础抗冻拔稳定计算

计算采用《水工建筑物抗冰冻设计规范》(SL211—2006)规定的方法进行计算。

2.1 设计冻深

Zd=ψdψwZm

(1)

式中:Zm为实测历年最大冻深,Zm=2.30m;ψd为日照及遮荫程度影响系数;ψd=α+(1-α)ψi;α取0.79,ψi取1.05,ψd=0.79+(1-0.79)×1.05=1.01;ψω为地下水影响系数。

β取0.79,Zwo=3.0,Zwi=2.0,Zd=2.18m

2.2 基础所受的总切向冻胀力标准值

Tτ=ψeψrτtUZd

(2)

式中:Tτ为总切向冻胀力,kN;τt为单位切向冻胀力,kPa;U为冻土层内基础横截面周长,m;Zd为基侧土的设计冻深,m;ψe为有效冻深系数;ψr为冻层内桩壁糙度系数。

2.3 桩基础的抗冻拔稳定安全系数Kd

(3)

式中:Kd为桩基础抗冻拔稳定安全系数,其最小安全系数值应≥1.1;P为作用于桩顶的恒载,kN;G为桩自重,kN;Fs为冻层以下基础与暖土之间的总摩阻力,kN;Tτ为总切向冻胀力,kN[1]。

2.4 基础侧壁与暖土之间的总摩阻力

Fs=0.4∑(fsiZiUi)

(4)

式中:Fs为冻层以下基础与暖土之间的总摩阻力,kN;fsi为冻结层以下基础侧壁与各层暖土之间的单位极限摩阻力,kPa;Zi为冻结层以下基础侧壁与各层暖土间的接触长度,m;Ui为冻结层以下各暖土层范围内基础截面的平均周长,m。计算结果见表1。

3 灌注桩桥桩基础承载力计算

计算采用《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63—2007)规定的方法进行计算。

单桩轴向受压承载力容许值

(5)

式中:[Ra]为单桩轴向受压承载力容许值,kN;u为桩身周长,m;Ap为桩端截面面积,m2;n为土的层数;li为承台底面或局部冲刷线以下各土层的厚度,m;qik为与li对应的各土层与桩侧的摩阻力标准值,kPa;qr为桩端处土的承载力容许值,kPa[3]。

计算各桩直径均为0.8m,桩身周长u=2.51m,桩端截面面积Ap=0.5m2。

计算结果见表1。

表1 计算结果统计表

[1]嘉晓辉,郑春溪,石明宇.尼尔基内蒙古灌区生产桥桩基础埋置深度确定[J].内蒙古水利,2015(01):55.

[2]王海鹏,单炜,王平,等.季冻区摩擦单桩承载能力计算分析[J].长安大学学报:自然科学版,2011(02):52-56.

1007-7596(2016)11-0073-02

2016-10-16

王志远(1967-),男,黑龙江齐齐哈尔人,工程师;夏凤兰(1972-),女,黑龙江省齐齐哈尔人,工程师。

U443.15

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