橋梁樁基設計計算方法分析

楊 毅

(貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550081)

橋梁樁基設計計算方法分析

楊 毅

(貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550081)

在橋梁工程設計過程中，橋梁工程樁基結構設計形式比較復雜，通過優化樁基設計計算，能夠有效提升橋梁工程樁基的使用性能。對此，首先介紹了橋梁工程樁基設計的重要性，然后對橋梁樁基設計計算要點進行了分析，并結合工程實例，對橋梁工程樁基設計計算方式進行詳細探究，以期為類似工程提供借鑒。

橋梁樁基礎；設計計算；承載力

1 橋梁樁基設計計算要點

1.1 選擇樁長、樁型選擇

在橋梁工程樁基設計中，樁型以及樁體是十分重要的設計內容，在對樁型以及樁體進行設計過程中，首先需要對工程所處環境進行詳細勘查，綜合考慮成樁可行性、工期、施工成本等各項因素，對橋梁樁基設計形式進行調整，盡量降低施工成本。

1.2 計算單樁豎向極限承載力

(1)在橋梁工程樁基設計過程中，極限承載力計算是十分重要的內容，在對單樁豎向極限承載力進行設計時，應該注意以下幾點：①如果橋梁工程樁基為甲級，則對于極限承載力，可以通過單樁靜載試驗進行計算分析；②如果橋梁工程樁基為乙級，同時橋梁工程地質條件比較簡單，則可以結合類似地質條件橋梁樁基進行設計，另外，也可以根據原位測試確定極限承載力；③如果橋梁工程為丙級，則應該綜合應用原位測試以及以往的施工經驗參數確定極限承載力。(2)在橋梁工程樁基設計過程中，對于單樁豎向極限承載力、極限端阻力以及極限側阻力標準，應該綜合考慮以下幾點：①對于一般的橋梁工程樁基承載力，可以根據相關規范確定；②對于直徑比較大的端承型樁結構，可以根據深層平板載荷試驗進行確定；③對于樁的極限側阻力及阻力，可以根據靜載荷試驗來確定。

1.3 對樁基豎向承載力的計算

在橋梁工程樁基設計計算過程中，如果需要對樁基的豎向承載力進行設計計算，則應該注意，如果樁基需要承受軸心荷載，則應該確保樁基豎向力符合要求，另外，如果樁基需要承受偏心豎向荷載，則應該盡量提升豎向承載力標準。

1.4 位移計算與樁基水平承載力

為了有效提升橋梁工程樁基的安全性，必須優化樁基位移計算方式，提升橋梁樁基的水平承載能力，對于不同的樁基礎類型，需要采用不同的計算方式：(1)對于群樁基礎，在對樁基的位移以及水平承載力進行設計計算過程中，如果遇到較大的水平力，則應該綜合考慮樁基承臺、土之間的群樁效應，并對樁基水平承載力的特征值進行計算分析。(2)對于單樁基礎，在對樁基的位移以及水平承載力進行設計計算過程中，應該注意以下幾點：①如果橋梁樁基為甲級或者乙級，則對于其特征值，可以根據單樁水平靜荷載試驗進行計算分析；②如果橋梁工程樁身配筋率在0.65%以內，則可以利用單樁水平靜載試驗的臨界荷載的75%作為特征值。

1.5 承臺計算

在對橋梁工程樁基承臺進行設計計算過程中，應該注意以下幾點：(1)在進行樁下樁基承臺設計計算過程中，首先需要對樁基承臺的受剪承載力和斜截面進行計算，如果承臺懸挑邊形成多個剪切截面，則還需要對各個斜截面的受剪承載力進行計算分析。(2)在對條形承臺梁的彎矩進行設計計算過程中，可以以彈性地基梁為依據，如果樁端的持力層深度比較小，則可以按連續梁進行設計計算。

2 橋梁樁基設計計算實例

2.1 橋梁工程概況

本橋為跨越山溝而設，上部結構形式為預應力混凝土T梁，孔徑布置為(4×30+3×30) m，下部橋墩為雙柱式橋墩，鉆孔灌注樁基礎。橋梁寬度為16.5 m。

2.2 樁基礎設計計算

(1)樁基選型

樁基選型擬建橋梁全長216 m，在橋梁樁基施工中，采用鉆孔灌注樁，樁基礎直徑為2 m。在橋梁鉆孔灌注樁施工中，采用機械施工技術，不僅施工便捷，而且施工速度較快，由于工藝成熟，因此施工過程安全可靠。

(2)樁基承載力計算

①鉆孔灌注樁單樁軸向受壓承載力容許值

鉆孔灌注樁單樁軸向受壓承載力容許值的計算公式如下

qr=m0λ{[fα0]+k2r2(h-3)}

在上述公式中，各參數的含義可參照規范中給的定義，在橋梁工程樁基初步設計過程中，對于單樁軸向受壓承載力容許值，可以綜合考慮橋梁工程樁基礎所在地質環境進行估算分析，另外，對于實際承載力，則需要通過現場現場靜載荷試驗來確定。

②樁長設計

本橋跨越深谷，地形陡峻，樁長設計應參照橋位地質縱斷面圖并結合鉆孔資料，整體來看，靠近后退岸樁基持力層可選擇為輝長巖，靠近前進岸樁基持力層可選擇為灰巖，4#、5#、6#墩處覆蓋層較厚，并應考慮人工填土的影響。以5#墩為例，樁基礎各層地基土力學參數見表1，并在有限元軟件MIDAS中求得5#墩樁頂軸力設計值為12 355 kN。由此，結合公式，經計算可取5#墩樁長為25 m。根據各墩臺處樁基礎軸力設計值和實際地質情況，分別算得0#臺所需樁長16 m，1#、2#、3#墩所需樁長20 m，4#墩所需樁長23 m，5#墩所需樁長25 m，6#墩所需樁長23 m，7#臺所需樁長12 m。

表1 5號墩處地質概況 kPa

3 結 語

綜上所述，主要結合實例，對橋梁工程樁基設計計算辦法進行了詳細探究，橋梁工程樁基是整個工程中十分重要的組成部分，在樁基設計環節，需要對樁基長度、樁基型號、承載力水平、承臺等進行詳細計算，綜合考慮設計計算結果以及施工現場實際情況對工程設計方案進行優化處理。通過橋梁工程樁基設計實例可見，在樁基設計計算中，首先需要對橋梁工程地質條件繼續擰詳細勘查，選取符合實際樁位處的地質資料，合理定義各參數值，這樣才能夠根據樁頂軸力設計值和實際地質情況，調整橋梁樁徑與樁長，保證橋梁工程施工的順利進行。

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[3] 楊進，巢萬里.高陡邊坡下橋梁樁基受力分析及防護設計[J].公路工程，2013，38(4)：40-43.

U442

C

1008-3383(2017)11-0091-01

2017-08-28

楊毅(1978-)，男，貴州息烽人，工程師，研究方向：橋梁設計。