連續剛構主墩樁基礎設計

崔國宏

1 工程概況

某連續剛構為單線，客貨共線。兩邊主墩采用雙薄壁墩柱，壁厚2.4 m，墩柱底壁加厚至3.2 m，兩墩壁中心距6.4 m;承臺分兩層，上層承臺順橋向×橫橋向×厚度為13.2 m×16.6 m× 2.0 m，下層承臺順橋向×橫橋向×厚度為17.0 m×23.0 m× 4.0 m。樁基礎均采用12φ3.0 m鉆孔柱樁，順橋向三排，橫橋向四排，樁中心距6.0 m(見圖1)。

2 計算設計假定

連續剛構橋主墩與梁固結，與樁基礎共同受力，在建立結構計算模型時考慮樁基礎的組成形式及樁周土層力學性質對結構剛度的影響。為簡化計算模型，將群樁基礎換算成一承臺底帶彈性支承、樁底固結的單排柱(見圖2)。換算以兩種結構在單位水平力作用下的水平位移及轉角、單位彎矩作用下的位移及轉角和單位豎向力作用下的豎向位移一致為原則，該方法成熟應用于縱向計算模型。

3 承臺計算與設計

3.1 承臺抗壓和抗拉承載力設計方法

根據JTG D62-2004公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范，當外排樁中心距墩臺身邊緣不大于承臺高度時，承臺短懸臂可按“撐桿—系桿體系”計算撐桿的抗壓承載力和系桿的抗拉承載力:

其中，Did為撐桿壓力設計值，包括 D1d=N1d/sinθ1，D2d= N2d/sinθ2，N1d和N2d分別為承臺懸臂下面“1”排樁和“2”排樁內該排樁的根數乘以該排樁中最大單樁豎向力設計值;fcd，s為撐桿混凝土軸心抗壓強度設計值;t為撐桿計算高度;bs為撐桿計算寬度;b為樁的支撐寬度，方形截面樁取截面邊長，圓形截面取直徑的0.8倍;fcu，k為邊長為150 mm的混凝土立方體抗壓強度標準值;Tid與撐桿相應的系桿拉力設計值，包括T1d=N1d/sinθ1，T2d= N2d/sinθ2;As為在撐桿計算寬度bs(系桿計算寬度)范圍內系桿鋼筋截面面積;s為系桿鋼筋的頂層鋼筋中心至承臺底的距離;d為系桿鋼筋直徑，當采用不同直徑的鋼筋時，d取加權平均值;θi為撐桿壓力線與系桿拉力線的夾角，包括θ1=tan-1，θ2=tan-1，h為承臺有效高度，a為撐桿壓力線在承臺的作用點至墩0臺邊緣的距離，取a=0.15h0，x1和x2均為樁中心至承臺邊緣的距離;fsd為系桿鋼筋抗拉強度設計值。

3.2 承臺的斜截面抗剪承載力設計方法

承臺的斜截面抗剪承載力應符合下列規定:

其中，Vd為由承臺懸臂下面樁的豎向力設計值產生的計算斜截面以外各排樁最大剪力設計值的總和;每排樁的豎向力設計值，取其中一根最大值乘以該排樁的根數;fcu，k為邊長為150 mm的混凝土立方體抗壓強度標準值，MPa;P為斜截面內縱向受拉鋼筋的百分率，P=100ρ，ρ=As/bh0，當P＞2.5時，取P=2.5，As為承臺截面計算寬度內縱向受拉鋼筋截面面積;m為剪跨比，m= axi/h0或m=ayi/h0，當m＜0.5時，取m=0.5，axi和ayi分別為沿x軸和y軸墩臺邊緣至計算斜截面外側第i排樁邊緣的距離，當為圓形截面樁時，可換算為邊長等于0.8倍圓樁直徑的方形截面樁;bs為承臺計算寬度，mm;h0為承臺有效高度，mm。

4 實際工程分析

該橋承臺截面1，截面2見圖3，圖4。

表1 抗壓承載力計算

表2 抗拉承載力計算

由表1～表3可知承臺抗壓、抗拉和抗剪承載力均滿足要求。

表3 抗剪承載力計算

5 結語

承臺計算一般均假定是剛體，從而大大簡化了計算，大多數情況下是偏于安全方面。對于大跨度連續剛構樁基承臺，除了滿足剛度要求外，還要考慮其抗壓、抗拉、抗剪能力的需要。本文介紹了某連續剛構主墩樁基礎承臺的設計情況，希望對今后大跨度連續剛構主墩的基礎設計有一定的借鑒意義。

［1］ TB 10002.5-2005，鐵路橋涵地基和基礎設計規范［S］.

［2］ JTG D62-2004，公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范［S］.

［3］ 張 溢，鄢生全.連續剛構主墩的計算長度系數的確定［J］.山西建筑，2010，36(1):336-337.