橋梁設計中的樁基設計分析

楊 敏

（濱州市公路勘察設計院有限公司，山東 濱州 256600）

1 樁基設計理論

樁基設計是檢測和控制樁基的抗壓能力，使其符合橋梁總設計的要求。橋梁樁基設計需要滿足兩個要求：一方面，樁基和土體之間要相互穩定，滿足沉降位移要求；另一方面，樁基自身要有穩定的結構強度，以滿足樁基承載力的要求。樁基和土體的相互作用可以保證樁基具有足夠大的承載能力，使樁身不會產生誤差外的沉降變形，當樁基受水平方向的荷載時，對樁產生的彎矩與變形在允許范圍內。

樁基設計與其地基處理的不同之處在于其設計理念是“先實踐，后理論計算”。樁基設計主要包括承載能力設計和沉降變形計算，通過設置樁長、樁徑等參數設計樁基承載力，以保證樁基具有足夠的負荷能力。為避免過度變形造成橋梁損壞而進行沉降變形計算。此外，配筋和承臺可以保障樁基具有足夠的結構強度，也是樁基設計的重要內容，特別情況下，需要計算樁基和承臺的抗裂和裂縫長度。目前，我國樁基設計正處于變革時期，主要計算方法有：容許承載力計算、總安全系數計算、分項系數計算等。樁基計算理論主要分為兩類，容許應力理論的定值設計和依托概率理論的極限狀態設計。

2 橋梁樁基設計荷載的基本梳理

第一，樁基荷載作用方面，因為橋梁可以承受的荷載主要包含了永久荷載與可變荷載，但是在施工中，經常受到諸多因素影響，也難以避免存在偶然荷載。而永久荷載源于橋梁樁基上部結構應力與自重，其給橋梁也會帶來影響。而可變荷載主要是由于受到車輛制動、牽引而形成的作用力。而偶然荷載則是指由于自然災害而給樁基帶來的影響。因此，橋梁樁基承受的荷載較大，這就需要我們緊密結合實際來強化荷載處理。

第二，負摩擦力。若樁基周圍的地層出現了沉陷，就需要在地層樁體中出現向下滑動的位移，若此位移比樁基下沉的位移要大，那么樁側土就會給樁基帶來向下作用力，這個力就叫作負摩擦力，所以在計算時也應該結合地質做好對負摩阻力的精確計算。

3 橋梁工程樁基設計要點

3.1 準確計算單樁豎向極限承載力

1）如果對樁基的設計要求達到甲級時，就需進行試驗，這時可利用單個樁基進行實際測試，檢測樁基實際能夠承擔的承載力。2）如果對樁基的設計要求達到乙級時，且實際建造的地方地質條件非常簡單，這時可從一項相似度非常高的工程進行借鑒，且需符合相應的要求，這時還可進行綜合選擇。3）如果對樁基的設計要求達到丙級時，可以根據相應的試驗數據和實際經驗進行設計。在進行極限端阻力、側阻力、單個樁基豎向極限承載力進行實際的測試過程中應滿足以下幾個要求：1）對比較常見的樁基類型，在進行承載力的計算過程中可根據向應的要求來進行實際的測量和確認。2）對一些直徑較大的樁基，在進行實際的測量工作時，最有效的方法就是使用深層平板載荷試驗，這是在測試極限端阻力時非常適用的一種方式。如果在實際的建設過程中使用的是鑲嵌形式樁基，則也可用平板載荷試驗進行實際的測試工作。3）在一般情況下，進行樁基的側阻力和阻力的測量方式上可使用先埋藏測試元件的形式來進行實際的測量工作.并且還可對標準值和參數進行統計，并制訂成應的曲線圖，所以可用這種方式來進行實際值的測試工作，并得出相應的結論。

3.2 樁端持力層厚度

嵌巖樁和支承樁都需要較大強度的持力層，巖石類型不同其強度與風化產物也不盡相同，硬質巖強度可達20～200MPa，完全符合嵌巖樁基底強度條件，所以本工程要求穿硬質巖弱風化層并嵌入微風化巖層的設計不盡合理，增加施工難度的同時還會延長工期。所以在嵌巖樁設計時，必須考慮巖層裂隙發育、巖石強度等，只要達到樁基豎向應力要求，嵌巖樁持力層可以選擇硬質巖弱風化層。

3.3 橋梁樁基高樁承臺優化設計

高樁樁基是指有多根樁和基線的承臺組成的樁基礎結構，其主要作用是將樁端荷載通過承臺和樁傳入持力層地基中，在橋梁樁基中廣泛應用該樁基作為基礎結構。高樁承臺能穿過軟土層進入地下持力層，與低樁承臺相比具有更好的承載能力。在原有的高樁樁基設計基礎上，通過設置樁與樁間的連梁，增挖附樁，將一根樁改為四根，增加高樁承臺的穩定性。

3.4 采用符合受力特點的樁基配筋構造

樁基的各截面配筋，理論上應根據樁基內力計算進行布置。樁基內力可采用有可靠依據的方法計算，計算樁基內力時，樁身的彎矩具有獨特的特點。

樁基彎矩分布規律近似于1條自樁頂向下衰減的波形曲線，且衰減很快，樁身最大彎矩發生在第一個非完整波形內，一般地面以下約3.5m位置，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。

樁基配筋標準采用最大彎矩部位的內力，經行配筋驗算，由樁基樁頂的5倍樁徑范圍內加密箍筋間距，加密箍筋間距一般為100mm。

4 結論

綜上所述，橋梁樁基在橋梁建設中起到重要作用。其樁基設計也是一個復雜且繁瑣的過程，在設計前設計人員必須全面了解橋梁樁基覆土層受力情況、樁徑比、樁基承載力、負摩阻力、嵌巖深度、樁端持力層厚度等。通過綜合對比和分析土層情況及樁端持力層性質，才能確保橋梁樁基設計結果的合理性，為橋梁樁基施工提供科學可靠的依據。確保橋梁工程施工質量、工期、造價等目標的順利實現。