貝佳亞連接線工程群樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算方法

吉孔東

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司 四川 成都 610031)

貝佳亞連接線工程群樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算方法

吉孔東

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司 四川 成都 610031)

通過阿爾及利亞貝佳亞連接線工程項(xiàng)目的群樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，總結(jié)了采用法國規(guī)范對群樁基礎(chǔ)計(jì)算的理論依據(jù)、計(jì)算原理，同時(shí)與m法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比。給同類項(xiàng)目橋梁群樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)提供的參考價(jià)值。

群樁計(jì)算；m法；旁壓試驗(yàn)

1 引言

貝佳亞連接線工程連接Bejaia與東西高速公路Ahnif立交，橋址區(qū)為河流沖積平原地貌，地形起伏較小，橋位多為跨越鐵路、公路和河流，無特殊性巖土。本標(biāo)段主線共設(shè)置10座橋梁，上部結(jié)構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)跨度簡支T梁，下部結(jié)構(gòu)均板式墩和擋土式橋臺(tái)，其中大部分為樁基礎(chǔ)。

因本項(xiàng)目監(jiān)理不認(rèn)可國內(nèi)的m法計(jì)算樁基受力，所以采用法國規(guī)范框架下對群樁基礎(chǔ)計(jì)算。

2 群樁計(jì)算理論依據(jù)

3 群樁計(jì)算計(jì)算原理

1)空間定義樁坐標(biāo)

群樁基礎(chǔ)的計(jì)算第一步：在空間上定義樁基坐標(biāo)，需要兩個(gè)平面坐標(biāo)和兩個(gè)角度坐標(biāo)來定義樁基位置。兩個(gè)平面坐標(biāo)定義樁頂?shù)奈恢茫瑑蓚€(gè)角度的定義見圖1：

α是樁和垂直方向之間的角度；

β是樁基繞Z軸的旋轉(zhuǎn)后夾角。

圖1 單根樁基的位置定義

還需假設(shè)樁頂固定于承臺(tái)底部，假設(shè)承臺(tái)是一個(gè)剛體。這樣每根樁基位置上的整體坐標(biāo)（OXYZ）和局部坐標(biāo)（Pxyz）之間位置關(guān)系可以采用矩陣U來定義，如：

X為整體坐標(biāo)系下的矢量坐標(biāo)，x為局部坐標(biāo)系下樁基的矢量坐標(biāo)。

2)土壤和樁基間的力學(xué)特性定義

在局部坐標(biāo)下，樁基的特性涉及20個(gè)參數(shù)，參數(shù)組成包括位置基線、彎曲、壓縮、扭轉(zhuǎn)等四方面，通過定義一個(gè)剛度矩陣和兩個(gè)向量確定位置基線，這個(gè)方程可推導(dǎo)出樁基的受力，公式如下：

最嚴(yán)格水資源管理制度是人水關(guān)系在水資源管理制度上的反映，代表了我國當(dāng)前的人水關(guān)系發(fā)展階段。“三條紅線”的提出標(biāo)志著我國已進(jìn)入用水的總量控制階段。澳大利亞是世界上水資源管理非常先進(jìn)的國家之一，自歐洲移民開發(fā)以來，在短短幾百年時(shí)間內(nèi)經(jīng)歷了人水關(guān)系從原始和諧到反哺自然的各個(gè)階段，值得借鑒。按照水資源利用的技術(shù)與監(jiān)測工具，水生產(chǎn)力的發(fā)展可分為人工階段、機(jī)械化階段、電氣信息化階段、社會(huì)化階段和和諧化階段等5個(gè)階段，分別與人水關(guān)系的發(fā)展階段對應(yīng)。

（1）在該方程中，采用Tx0,My0,Ty0,Mx0,Tz0,Mz0為樁基初始內(nèi)力，Tx,My,Ty,Mx,Tz,Mz為承臺(tái)底外力，δx0,δωy0,δy0,δωx0,δz0,δωz0為初始位移與轉(zhuǎn)角。

（2）系數(shù)ρi為根據(jù)土層的旁壓模量來計(jì)算出每根樁頂水平向的彈性系數(shù)，可通過對單根樁側(cè)向力平衡方程計(jì)算得來。

（3）垂直剛度μ只取決于樁基性能的假定，樁基在完全彈性情況下，μ值與周圍的土壤無關(guān)，公式等于：

μ=ES/LE：楊氏模量S：樁基橫斷面L：樁基長度

（4）γ表示假想的阻礙樁底扭轉(zhuǎn)的剛度，偏安全考慮后，忽略周圍土的影響，表示為：

γ=GK/L G=E/2*(1+ν)樁基剪切模量 K=πR4/2圓形斷面 K=bh3/3矩形斷面

3)承臺(tái)底的受力平衡

施加在承臺(tái)底的外力是已知的，通過以上平衡方程來確定被假定為剛性承臺(tái)的位移和轉(zhuǎn)角，進(jìn)而確定每根樁基樁頂?shù)氖芰Α?/p>

4 算例：

圖2 樁基平面布置

以本項(xiàng)目OA83橋橋臺(tái)進(jìn)行建模計(jì)算，橋臺(tái)共計(jì)12根1.2m樁基，斜交28度。本次驗(yàn)算法國規(guī)范采用FoXta v3.1和Midas 8.21進(jìn)行對比驗(yàn)算。FoXta采用旁壓試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)算，Midas計(jì)算采用《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》③中的m法：

采用相同荷載工況的承臺(tái)底內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行驗(yàn)算：

表1 最不利荷載工況

表2 軸力計(jì)算結(jié)果對比

根據(jù)上表計(jì)算結(jié)果，F(xiàn)oXta計(jì)算結(jié)果偏大，最大軸力比Midas大4.8%，最小軸力絕對值比邁達(dá)斯大14.7%。從工程角度上講，F(xiàn)oXta計(jì)算結(jié)果偏于安全，可指導(dǎo)本項(xiàng)目的群樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。

5 結(jié)語

1)本文介紹了法國規(guī)范中群樁計(jì)算理論與原理，并在實(shí)際工程中進(jìn)行運(yùn)用，同時(shí)結(jié)合m法將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比，計(jì)算結(jié)果偏于安全可靠。對于相同項(xiàng)目具有可參考性。

2)本方法依托于梅拉爾旁壓試驗(yàn)，對于要求用合格有效的原位測試參數(shù)進(jìn)行橋梁基礎(chǔ)勘察設(shè)計(jì)時(shí)，是一種可靠合理的計(jì)算方法。

[1]《Annales ITBTP Sols et Fondations N°79》 Octobre 1982,pp 45-79

[2]《FASCICULE 62 Titre V》 N° 93-3 T.O.

[3]《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D63-2007

TU7

B

1007-6344（2017）02-0103-01

吉孔東（1984-），男，工程師，研究生，主要從事橋梁設(shè)計(jì)工作。