樁基偏位對橋梁承載力的驗算分析

王 輝 鄭云鵬

（河南信大建設集團有限公司， 河南 洛陽 471000）

1 工程概況

某橋梁中心樁號K18+725，全長48m，橋面全寬5.5m，凈寬4.5m，橋寬組合為0.5m防撞護欄+4.5m行車道+0.5m防撞護欄。橋梁設計荷載等級為公路—II級；上部結構型式為3×16m預應力混凝土空心板，采用先簡支后橋面連續的結構體系，橫橋向布設4片空心板；下部結構為樁柱式墩、臺，鉆孔灌注樁基礎，圓柱墩直徑1.0m，鉆孔灌注樁直徑1.2m；兩橋臺處設伸縮縫；橋梁墩臺采用板式橡膠支座。橋面鋪裝層采用10cmC40橋面現澆層+8cm厚水泥混凝土橋面鋪裝。在橋梁交（竣）工過程中，發現該橋橋墩柱中心軸線與樁中心軸線存在偏位。為保證橋梁運營安全、評估偏位對橋梁結構受力的影響，需要對橋梁樁基承載能力進行驗算，以判斷橋梁樁基是否滿足規范相關要求，并為橋梁的后續處置提供依據。

2 驗算依據

（1）《公路橋涵設計通用規范》（JTG D60-2015）；

（2）《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG D62-2004）；

（3）《公路橋涵地基與基礎設計規范》（JTG 3363-2019）；

（4）《公路橋梁抗風設計規范》(JTG T3360-01-2018 )。

3 樁基偏位現狀調查

3.1 現場測量

根據現場測量結果，該橋1-1#墩柱中心順橋向偏位4cm、1-2#墩柱中心順橋向偏位6cm、2-1#墩柱中心順橋向偏位10cm、2-2#墩柱中心順橋向偏位9cm，具體數據見表3.1。

表3.1 墩柱偏位現場測量結果

3.2 橋位處工程地質

根據設計圖紙地質鉆孔資料，橋位以下樁基穿越的土層為重粉質砂壤土、重粉質壤土、粉砂、重粉質壤土和粉砂，按照《公路橋涵地基與基礎設計規范》（JTG 3363-2019），取土層的試驗力學參數如表3.2所示。

表3.2 土層力學參數

—1 重粉質砂 硬7 7.4 5 3.7 8 8 0 --壤土 塑2 重粉質壤 硬7 2.6 5 4.8 0 8 0 --土 塑3 粉砂 密6 6.4 5 6.2 0 7 0 --實4 重粉質壤 硬6 2.7 5 3.7 0 8 0 --土 塑5 粉砂 密5 7.6 9 5.0 6 7 0 2 0 0實

4 驗算分析

橋梁樁基主要承受上部結構、蓋梁、墩柱的自重恒載和汽車荷載、風荷載等活載，并將荷載傳遞給地基。根據現場測量結果，2-1#立柱偏位10cm，為受力最不利樁基，本次驗算選取2-1#樁進行驗算，以下計算及驗算內容均針對2-1#樁。

4.1 恒載計算

樁頂恒荷載計算時，各材料容重按下表4.1取值。

表4.1 各材料容重

一孔上部結構的自重標準值計算如表4.2所示。

表4.2 一孔上部結構自重標準值

2#墩下部結構（樁頂以上部分）自重標準值計算如表表4.3所示。

表4.3 2#墩下部結構自重標準值

則作用于2-1#樁樁頂的恒載標準值為：

Gk=0.5×（1553.495+366.93）=960.21kN

4.2 汽車荷載計算

橋梁橋面凈寬4.5m，根據《公路橋涵設計通用規范》（JTG D60-2015）按單車道加載，單車道橫向折減系數取 1.2，橋梁計算跨徑 15.96m，計算橋梁沖擊系數為0.30。如圖4.1所示（僅示意兩跨），按縱橋向可變荷載移動情況，可計算2#墩支座反力值。

圖4.1 單列車道荷載2跨布置（單位：m）

圖4.2 單列車道荷載單跨布置（單位：m）

按單車道兩跨布載，考慮橫向折減與沖擊系數后，2#墩支座總反力為：

按單車道單跨布載，考慮橫向折減與沖擊系數后，2#墩支座總反力為：

如圖4.3所示，單列車兩跨偏載時2-1#樁頂反力最大，采用鉸接板梁法，利用邁達斯Civil2010建模計算各片空心板支座反力，計算結果如表4.4所示。

表4.4 空心板支座反力值

則將各梁底作用力按實際位置作用于蓋梁，可計算得單列汽車偏載下2-1#、2-2#樁頂反力。如圖 4.3所示，2-1#樁頂反力 R2-1=379.8kN，2-2#樁頂反力R2-2=271.7kN。

圖4.3 樁頂反力計算（單位：kN）

根據《公路橋涵設計通用規范》（JTG D60-2015）4.3.5條，汽車荷載產生的制動力標準值按加載長度上車道荷載的 10%計算，且公路-II級汽車荷載制動力標準值不得小于90kN。

4.3 風荷載計算

4.4 樁頂荷載計算

1.基本組合

按承載能力極限狀態設計，結構重要性系數取 1.0，按《公路橋涵設計通用規范》（JTG D60-2015）4.1.6條進行荷載組合。2-1#樁頂水平荷載設計值：

在 2-1#樁樁頂彎矩設計值計算時，按 2#墩兩側雙孔布載情況考慮，并計入了樁身10cm偏位的影響。兩側雙孔布載時，樁頂彎矩設計值：

2.作用短期效應組合

按正常使用極限狀態設計作用短期效應組合，永久作用標準值效應與可變作用頻遇值效應組合。2-1#樁頂水平荷載設計值：

5 結論

根據 2#墩附近地質鉆孔資料，橋位以下樁基穿越的土層為重粉質砂壤土、重粉質壤土、粉砂、重粉質壤土和粉砂，按表3.1取用相關土層物理力學參數。該橋樁底標高為57.69m。按《公路橋涵地基與基礎設計規范》（JTG 3363-2019）進行樁基承載力驗算。根據驗算結果，在考慮2-1#樁柱偏位10cm情況下，2-1#樁計算樁底總荷載為2349.21kN，小于單樁承載力3688.25 kN，樁基承載力滿足要求。