公路橋梁樁基設計應注意的問題

1、最新【精品】范文 參考文獻 專業(yè)論文公路橋梁樁基設計應注意的問題公路橋梁樁基設計應注意的問題摘要：橋梁樁基設計直接關系到橋梁施工質(zhì)量和工程造價。就 公路橋梁樁基設計中的一些問題進行初步探討。？關鍵詞：橋梁樁基；設計；樁基承載力？中圖分類號：S611文獻標識碼：A文章編號：橋梁上部結(jié)構(gòu)荷載通常較大，后期質(zhì)量穩(wěn)定、承載能力高的鉆孔 灌注樁往往成為絕大多數(shù)橋梁工程首選的基礎形式。橋梁樁基的設計 是否得當，對工程造價、質(zhì)量、工期及使用影響很大。筆者結(jié)合工作 實踐，就樁基設計中的一些問題進行初步探討。？1正確區(qū)分端承樁和摩擦樁等樁基類型？通常認為，凡嵌巖樁必為端承樁，凡端承樁均不考慮土層側(cè)阻力。 實際上

2、，大量現(xiàn)場結(jié)果表明：樁側(cè)阻力、端阻力的發(fā)揮性狀與上覆土 層的性質(zhì)和厚度、樁長徑比、嵌入基巖性質(zhì)和嵌巖深徑比、樁底沉渣 厚度等因素有關。？一般情況下，上覆土層的側(cè)阻力是可以發(fā)揮的， 而且隨著長徑比 l/d的增大，側(cè)阻力也相應增大；只有短粗的人工挖孔嵌巖樁，端阻 力先于土層側(cè)阻力發(fā)揮，端阻力對樁的承載力起主要作用，屬端承樁。 對l/d>15 20的泥漿護壁鉆（沖）孔嵌巖樁，無論是嵌入風化巖還是 完整基巖中，樁側(cè)阻力均先于端阻力發(fā)揮，表現(xiàn)出明顯的摩擦型。對 于l/d >40,且覆蓋土層不屬于軟弱土，嵌巖樁端的承載作用較小， 此時樁基受力狀態(tài)為摩擦樁，樁端嵌入強風化或中風化巖層中即可。 在

3、某些地區(qū)，泥質(zhì)軟巖嵌巖灌注樁l/d>45時，嵌巖段總阻力占總荷 載比例小于20% l/d>60時，嵌巖段端阻力占總荷載比例小于 5% 究其原因，一方面由于嵌巖樁樁身的彈性壓縮，導致樁頂沉降，這個 彈性壓縮量引發(fā)了樁周土體的剪應力，也即是土對樁的摩阻力。另一 方面，鉆孔樁的孔底殘留的沉渣，形成一個可壓縮的軟墊，至使樁底 也會產(chǎn)生沉降，這一沉降和上述樁本身的壓縮導致樁身與土體、嵌巖 段樁身與巖體產(chǎn)生相對位移，從而產(chǎn)生側(cè)阻力。而這種樁身彈性壓縮 和樁底沉降是隨著長徑比l/d的增大而增大的，因而導致摩擦力和側(cè) 阻力的增大。？同時，傳遞到樁端的應力也隨嵌巖深徑比 hr/d的增大而減小。 當h

4、r/d>5時傳遞到樁端的應力接近于零；但對泥質(zhì)軟巖嵌巖樁， hr/d=5 7時，樁端阻力仍可占總荷載的 5%- 16% ?由此可見，端承樁和摩擦樁的區(qū)分，不能單純從是否嵌巖來區(qū)分， 要考慮上覆土層的性質(zhì)和厚度、樁長徑比、嵌入基巖性質(zhì)、嵌巖深徑 比和樁底沉渣厚度等因素。？2科學計算樁基承載力？樁基承載力的計算是橋梁設計的重要內(nèi)容。 關于承載力的計算公 司，公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范(JTJ024-85)給出了明確的規(guī)定： 支承在基巖上或嵌入基巖內(nèi)的鉆(挖)樁，其單樁軸向受壓容許承載力P,可按下式計算：？? P =(c?1 A + c?2 U h ) R?a?R?a天然濕度的巖石單軸極限抗壓

5、強度 ？h樁嵌入基巖深度，不包括風化層？U樁嵌入基巖部分的橫截面周長，按設計直徑計算?A樁底截面面積？c?1、c?2根據(jù)清孔情況、巖石破碎程度等因素確定的系數(shù)：公式表明：嵌巖樁的單樁軸向受壓容許承載力P,僅取決于 樁底處巖石的強度和嵌入基巖的深度， 以及清孔情況、巖石破碎程度 等因素。根據(jù)規(guī)范描述，通常認為只要是嵌巖樁，就是端承樁，就適 用于這個公式。實際上，只有在嵌巖樁在清孔絕對干凈，樁底處于理 想支撐，樁底巖石完整且強度很高時，樁的豎向位移很微小，樁基才 表現(xiàn)為典型的端承樁，公式的使用是無可爭議的。實際工程中，只有 當樁基長徑比較小，土層側(cè)阻力占比例不大時，樁基主要表現(xiàn)為端承 樁的特征，公

6、式才可使用。？公式中對“ h”的要求是“樁嵌入基巖的深度，不包括風化層”。 通常的理解是樁必須嵌入新鮮基巖，而不論其上面風化巖層的強度如 何。有的強風化硬質(zhì)巖(如花崗巖)，其極限強度往往大于極軟巖新鮮 巖的強度。說明一般硬質(zhì)巖的微弱風化層、甚至強風化層的強度都相 當高，不考慮這些層次的嵌巖深度，一律要求嵌入新鮮基巖是不妥的。 按照這個原則，在風化層很厚的情況下，樁基嵌巖很深。在設計上， 必然導致計算承載力P遠小于實際極限承載能力 P;在施工上， 則會導致工程量的增大，工期的延長。？工程試驗證明，當巖面較平整，樁的嵌巖深度 h>2d時，樁側(cè)嵌 固力約占總荷載50%以上。隨著嵌固深度增加，承

7、載力也隨之增大。 但嵌固深度h>3d時，承載力增長不大。公式中沒有對 h規(guī)定限值， 也沒有隨h值增大而設定相關的折減系數(shù)。因此，在樁基設計實踐中， 當樁基承載力需要通過較大的嵌巖深度來提高時，不妨考慮加大樁 徑。3準確確定嵌巖深度及樁端持力層厚度？橋梁工程樁基設計中，經(jīng)常會遇到兩軟弱巖層之間穿越強度很高 的一定厚度的巖層（夾層），或者有些地區(qū)溶洞比較發(fā)育。如果這種夾 層厚度不夠承載厚度要求，鉆孔樁就需要穿越夾層，以達到持力層， 這對施工機械和施工進度都是極大的考驗。 ？對樁底基巖厚度的確定，主要有三個條件：（1）不考慮樁身周圍 覆蓋土層側(cè)阻力，嵌巖灌注樁周邊嵌入完整和較完整的未風化、 微

8、風 化、中風化硬質(zhì)巖體的最小深度，按構(gòu)造要求 0.5m; 要求樁底以 下3倍樁徑范圍內(nèi)無軟弱夾層、斷裂帶、洞隙分布；（3）在樁端應力 擴散范圍內(nèi)無巖體臨空面。對于一般夾層，只要滿足前兩個條件即可 作為持力層。對巖溶地區(qū)樁基，由于巖體形狀奇特多變，巖溶洞隙的 分布毫無規(guī)律，現(xiàn)有勘探手段難以事先查明它的準確位置及大小，導致工期延長、工程費用增加?；谟嬎闼璧倪吔鐥l件十分復雜，而 巖溶地基比一般巖石地基影響因素更多，以前通常要求樁端下有4m5m或 5倍樁徑持力層厚度，對于不同樁徑、不同的單樁承載力，如 果同樣要求基樁端面以下有5m完整基巖，兩者的可靠度是不盡相同 的。為使樁基設計經(jīng)濟合理，應根據(jù)經(jīng)

9、驗值和試算數(shù)值相結(jié)合的方法 來確定嵌巖深度及樁端持力層厚度。？4采取合理的樁基配筋布置？基樁各截面的配筋，理論上應根據(jù)樁基內(nèi)力進行計算布置。 樁基內(nèi)力可采用m “法或其他有可靠依據(jù)的方法計算。按 m”法計算樁基 時，樁身彎矩有四個特點。（1）彎矩分布規(guī)律近于一條自頂向下衰減 的波形曲線，且衰減很快；（2）樁身最大彎矩發(fā)生在第一個非完整波 形內(nèi)，一般在地面以下約3m位置；（3）樁身彎矩在第一個彎矩零點以 下很小，可以忽略不計，其下樁身主要起傳遞豎向力作用；（4）第一個彎矩零點位置在樁入土深度 h=4/ a h處。？在設計中通常有兩種鋼筋布置方式。一種是根據(jù)最大彎矩處進行 配筋。從樁頂一直伸到最大彎矩一半處下一定錨固長位置，減少一半配筋再一直伸至彎矩為零下一定錨固長位置，再下為素混凝土段，對于軟基，樁主筋最好穿過軟土層。另一種是將基樁主筋一半部分一直 伸到樁底。從樁體受力和節(jié)省工程費用以及發(fā)生事故處理的難度來 看，前一種更合理。這是因為：由于樁基較長一段不設鋼筋，比后者 節(jié)省了部分鋼筋；底部斷樁時，鋼筋籠拔出后，可原孔再鉆，減少扁 擔樁發(fā)生機率。但是，第二種配筋方式可以減小施工難度，樁基灌注 混凝土時，鋼筋籠的定位是十分重要的，鋼筋布置到樁底，易于