桥梁桩基础抗震性能分析

巩向恩

中国建筑第五工程局有限公司，辽宁 沈阳 110000

桥梁桩基础对于一个桥梁工程而言非常重要，如果桩基础稳定性达不到要求，桥梁就很容易出现各种问题，引发一系列安全事故。遇到地震灾害时，桥梁桩基础的抗震性能会发挥很大的作用。为了应对极端情况，提升桥梁应用安全性，相关工作人员需要从实际应用着手，做好桥梁桩基础施工，提高桥梁桩基础的抗震性能。

1 桥梁桩基础概述

在桥梁工程建设中，埋入土中的柱形杆件即桩，而桩基础指的是基桩和承台组成的施工部分。桥梁桩基础包括桥梁下部结构和地基接触这一块区域，需要能够承受上部荷载并将荷载传递到下部结构。施工单位在施工过程中需要避免水平变位或者不均匀沉降的情况出现。在进行分类时，桥梁基础可大致分为浅基础和深基础，二者埋入土中的深度不一样，深度不足5m为浅基础，深度大于5m为深基础。在实际应用中，桥梁桩基础施工的深度决定了其复杂程度。浅基础施工比较简单，深基础施工比较复杂。通常而言，桥梁桩基础施工可以用于土质深厚的区域，并且能够进行机械化施工，整个施工速度非常快，具有经济实用价值。在进行桩基础施工时，相关工作人员需要从各个层面着手提高建筑材料的耐腐蚀性，合理选择适用材料。

2 桥梁震害问题概述

我国桥梁桩基础震害情况有几个比较突出的特定内容，比如砂层液化导致桥梁桩基础承载能力缺失，进一步引发桥台和桥墩下沉、变形、偏转、移动，带来很多负面的影响。工作人员需要从各个层面着手，避免桥梁受到侵蚀。相关施工单位的工作人员要结合实际情况做好工作调整，避免砂层出现液化。一旦出现砂层液化，桥梁支撑地基的承载能力就会越来越差，一步步丧失承载能力，出现滑动变形、沉降等问题。桥台桥墩很容易出现滑动变形，这也会导致出现很多严重的后果，让桥梁构件失效。我国桥梁桩基使用了混凝土结构及砖砌桥墩支撑体系，随着时间的推移，混凝土及砖砌桥墩因为裸露状态不断受到自然的侵袭，一步步风化，变成粉尘，如果不加注意，很容易出现掉落的情况。另外，桥梁上部体系有时会出现和桥台桥墩对应不上、错位的情况，一旦出现错位，桥台、桥墩的承载力就会大幅度降低，甚至导致桥身支撑处断裂，引发非常严重的后果。加上部分砂层很容易出现不均匀的情况，进一步导致桥面出现起伏甚至拱圈拉裂的情况，严重影响桥梁的应用安全性。

3 桥梁桩基础抗震效果现状

我国大部分桥梁都有性能比较好的桩基础，可以承受剧烈震动，有一定的震害防范效果。土体是支撑桥梁的关键，当土体足够坚固时，其对应的抗震效果就越好，而如果土体受到沙化等因素的影响，对应的基础抗震效果也会变差。在此情形下，桩基础是非常重要的支撑体系，能够发挥支撑、抗震的作用。相关工作人员需要在此过程中明确桩基础会受到的各类影响，分析桩基础可能会对桥梁上部结构产生的影响，及时发现可能存在的问题。一般而言，土体沉降、倾斜、断裂及滑动均会影响桥梁桩基础。如果土体出现振动，相关工作人员需要采取合理的措施进行处理，采用加固桥梁桩基础及加长桥梁桩基础的办法稳定桥梁桩基础，让桥梁桩基础可以深入土层，并保证其稳定性。地震发生时，桥梁结构会受到很多因素的影响，相关工作人员要结合桥梁结构进行抗震性能设计，保证承台可以有更好的应用效果。另外，注意做好填土打实工作，强化基础负载力度，提高桥梁的抗震性。

4 地震中桥梁液化地基的桩基础设计及计算

4.1 液化地基中的桩基础

施工单位在液化地基的过程中会用到桩体来穿透组织，当桩体稳定在土层中时，就可以显著提高桥梁桩基础的抗震性能，让桥梁的稳定性得到更好的保障。如果桩体埋土深度不大于2.5/a（a为土体变形系数），那么其对应的刚性就比较大，工作人员可以通过计算发现其周围结构密实，并且上层的薄土层也可以发挥一些减震的作用；而如果埋土的深度大于5/a，工作人员可以把液化土层当作无效土层。

4.2 桩基础应力计算

（1）桥梁桩基础的垂直承载力计算。地震时桩的承载力计算非常复杂，地下土层会出现非常剧烈的物理力学性质的变化，强度指标也会因此而大幅度降低，同时地基的变形也会显著增加。地震对地基产生的实际影响与不同土层地质的性质、地震的等级等内容有关，地震时间的长短也会给桥梁桩基础带来不同的影响。从垂直承载力计算的方向来看，地震灾害对支撑桩的影响是相对较轻的，对摩擦为主的桩的影响却比较大。地震荷载是一种特殊核载，因此工作人员在进行静力计算时，要考虑各个因素对承载力的影响。

（2）桥梁桩基础的水平地震力计算。地震力属于随机荷载，光动力反应的复杂程度会因地震而变得更加复杂。相关工作人员可使用M法和准静力法开展计算工作，简化动力学问题，然后进行合理推演。使用准静力法时，桩基础会受到上部结构水平惯力的影响，因此相关工作人员需要在此过程中做好水平惯力的简化工作，保证桩顶的作用力可以真正发挥出对应的效果。

5 桥梁桩基础抗震性能的优化对策

相关工作人员在进行设计时，必须保证所有的参数和指标都符合抗震设计规范，并根据工程自身的特点及所处区域的地理环境采取具有针对性的抗震措施。如果是小型桥梁工程，那么在进行设计时复杂程度不高，设计人员只需要根据相关的设计规范进行设计即可；而如果是做大型甚至特大型桥梁工程建设，则必须分析研究动力性能的合理性，进行动力学科学分析，在各项数据的支撑的情况下进行严谨的设计，保证桥梁桩基条件及支撑荷载满足其实际应用的需求。设计人员在进行设计施工时，需要保证设计方案能够与实际相符，让设计的结构可以真正落地，并降低地震灾害给桥梁带来的负面影响；还要优先考虑坚固性、稳定性较强的地基，并以此为基础提升桥梁抗震性能。

施工单位必须保证抗震设计符合应用规范，强调抗震设计的原则，防止强震后桥梁坍塌。相关设计人员需要从抗震性能的实际应用着手，做好桥梁桩基础的设计，降低设计中材料组件破损的概率。从以往的经验来看，桥梁事故发生的主要原因是地基无法保持平衡，稳固性受种种因素的影响而遭到破坏，因此相关工作人员要合理选择桥位，避开活动断层及其周围邻近地段，尽可能使桥梁建设处于安全区域，远离滑坡或者古河道等地方。

6 结束语

综上所述，桥梁桩基础施工涉及的内容有很多，要想提升桥梁桩基础的抗震性能，相关设计人员必须具有较高的专业技术水平，要能够从实际应用着手来提升桥梁桩基础的抗震效果。此外，设计人员在设计过程中一定要准确计算各项参数，注意分析发生地震时桥梁桩基可能面临的各种情况，并根据垂直承载力和水平地震力的情况开展设计，做好桩基础的控制工作，采取合适的对策降低负面因素给桥梁桩基础施工带来的影响。