公路桥梁桩基设计应注意的问题

黎英

摘要：公路桥梁在人们的日常生活当中会变得更加普遍与常见。随着我国经济近年来的逐步提升，对于公路桥梁的建设会变得更多。而在这其中，公路桥梁桩基的设计是最重要的一步，桩基作为承载上部建筑施加的力的重要媒介，必须使桩基没有一丝一毫的差错，只有设计好了桩基，才能使公路桥梁在美观的基础上变得更加的稳固与耐用。本文主要对公路桥梁桩基设计应注意的问题进行了分析探讨。

关键词：公路桥梁；桩基设计；问题

中图分类号：TU997文献标识码： A

一、公路桥梁桩基的分类

通常根据桩基荷载传递方式 的不同河以将它分 为端承桩和摩擦桩两种。所谓端承桩就是指桩基础在透过 土层 后底端可以有效地支撑于坚硬的土层或岩石层 上,而桩基础顶 端所承受 的荷载主要利用桩基础底端坚硬土层或岩石层的反作用力来 支撑脏基础 两侧所 受到的摩擦力相比较与支撑力而言可 以忽略不计这种桩基础称之 为端承桩。而摩擦桩主要是指桩基础 下面柔 弱土层较厚 脏基础 的底端无 法与坚硬土层或岩石层接触脏基础顶端 所受的 荷载主要通 过桩基础 与土层之 问的摩擦力来承担土层与桩基 础底端 的反作用力相 对于摩擦力可以忽略不计这种情况下的桩基础 被称之为摩擦桩。在现实的 公路 桥梁桩基础施工 中通常桩基础会介于这两种类型之间池就是说桩基主要是通过桩基所受的摩擦力以及反作用支撑力来实现支撑作用。

二、桩基竖向力产生的原因及机理

要想使桩基产生承载力,最基本的条件就是桩基础 与土体之间产生一定量的位移。一般桩基础 由于自身重力 以及桩基础 顶端 荷载的作用会发生 向下的移动从而导致桩基与土体之 间出现 了相 对的位移,这种位移直接导致了桩基与土体之间产生相 互的剪力,这种剪 力会随着相 对位移的不断增加而逐渐增大 肖达到剪力 的最大值时脏基上继续增加 的荷载将会由桩基底端的 支撑力来承 担,这是大 多数桩基 受力的基本特征。造成桩基和土体之间产生相 对位移的 主要原因是 桩基 自身的压缩沉降、装基底部的沉降 变形以及撞击 周围土体的沉降 变形 等。一般而言脏基 自身产生的型变量较小,另外两种 变形是导致桩基沉降位移出现的主要原因。我国公路桥梁桩基出现沉 降变形主要是 由于当前国内施工所采用的方法和水平限 制,当前很 多国 内公路 桥梁路基施工采用的是钻孔桩 很多施工过程都存在孔底清理不彻底 的现象,这一 部分未 清理 的沉渣会在桩孔底形成一层软弱层 引 起桩基的沉降现象。

三、桩基设计中应当注意的问题

1、理解桩基竖向力及其原理

桩基要就会与土层之间发生位移。由于地球引力的作用，桩基所承受的力势必朝下，桩基与土层之间产生相对位移，形成剪力。

2、因地制宜，对症下药

由于我国幅员辽阔，在自然环境的影响下，形成各种各样的地势地貌，有高山有平原，有高坡有溶洞，各个地方多少都有人居住，为了出行的方便，人们开始修建公路和桥梁，而桩基的关键地位在此时就越发地明显，我们不能眉毛胡子一把抓，千篇一律，照搬照抄，应当根据实际情况来综合分析，所以在设计过程中要认真研究各个地貌，有必要亲自到现场考察。

3、具备丰富的专业知识

因为公路桥梁设计是一项非常重要的工程，所以桩基是工程设计的重要基础，因此不仅要了解桩基竖向力所产生的桩基负摩阻力，机理和原因，更要懂得如何计算负摩擦力。这就要求设计者有专门和系统的训练和学习的经验，并且能够懂得理论结合实际，熟练地运用理论知识，如果对现实实际情况做了充分的调查和研究，那么就可以使公路桥梁桩基设计中的安全系数提到一个更高的层次。

4、桩基设计计算中的说明

首先，因为桩的水平荷载与位移是非线性的关系，所以m值会随着荷载与位移的增大而逐渐的有所减少，因此，如果要确定m值就应该与桩的实际荷载相适应。对于一般结构来说，地面处最大的位移不超过10mm，然而对于位移敏感的结构及桥梁结构来说一般为6mm。如果当位移较大时，则需要将m值适当地降低。其次，如果基础侧面是数种不同土层的时候，那么则根据换算前后的基系数图形面积在深度hm内相等的原则，将其换算为一个当量 m值，最后作为整个深度的m值。第三，如果桩底面地基土竖向地基系数是C0时，则C0＝m0h。

四、准确计算桩基的承载力

在进行公路桥梁桩基设计和施工时，不能简单的依靠一些以往的经验来进行，需要对一些重要的数据进行专业科学的计算。桩基是用来支撑桥面及车辆的重要部分，因此，需要对桩基的最大支撑能力进行有效地计算，从而更好的设计桥梁所能承受的最大重量，保证桥梁和车辆的相应安全问题。在对公路桥梁桩基最大承载力进行计算时，应该参照我国当前相关的公路桥梁桩基计算公式进行计算，公式的表达式为：[P]=（clA+c2Uh）Ra。在该式中[P]表示的是桩基所能承受的最大承载力，Ra表示桩基底部岩石的极限抗压力强度，h表示的是桩基深入底部岩石中的深度，U表示的是桩基进入岩石层内部分的地面周长，而A表示的是装基底部的截面积，另外的cl和c2都表示的是一个相对固定的系数。在使用这一公式进行桩基最大承载力时，应该注意一些相关的补充和说明条件，比方说h指的是桩基在去除风化层后深入岩石层的深度，如果在计算过程中不重视这一问题，那么将直接导致最终的计算结果与实际差生偏差，从而给整座公路桥梁项目带来一定的安全隐患。此外，工程中对于公式计算结果的影响因素较多，而且处于一种经常变化的状态下，所以，设计施工过程中也不能太过于依赖这一公式，通过对工程实际的情况进行分析后，在合适的情况下充分利用好这一公式，可以帮助工程设计施工得到相应的准确结果。

五、嵌岩深度和桩端持力层厚度

在公路桥梁桩基设计时，经常会遇到两层软弱土层中间需要穿过一层具有一定厚度和强度的岩石层的情况。如果这一岩石层的强度无法满足桩基对持力层的强度要求，那么就必须要求桩基穿过这一岩石层。通常这种情况下，岩石层的厚度可以利用以下几个方面的内容来确定：首先，不考虑桩身周围覆盖的土层侧阻力，在嵌岩灌注桩的周边嵌入完整或较完整的未风化、微风化以及中风化硬质岩体的最小深度，按构造要求0.5m；其次，要求桩底以下3倍桩径范围内没有软弱夹层、洞隙以及断裂带分布；最后，在桩端应力扩散范围内没有岩体临空面。为了保证桩基设计的经济性与合理性，应结合经验值与试算数值，来确定嵌岩深度和桩端持力层的厚度。

1、采取合理的桩基配筋布置

基桩各截面的配筋，理论上应根据桩基内力进行计算布置。桩基内力可采用“m”法或其他有可靠依据的方法计算。按“m”法计算桩基时，桩身弯矩有四个特点。首先，弯矩分布规律近于一条自顶向下衰减的波形曲线，且衰减很快；其次，桩身最大弯矩发生在第一个非完整波形内，一般在地面以下约3m位置；再次，桩身弯矩在第一个弯矩零点以下很小，可以忽略不计，其下桩身主要起传递竖向力作用；最后，第一个弯矩零点位置在桩人土深度h=4/ah处。

2、在设计中通常有两种钢筋布置方式

一种是根据最大弯矩处进行配筋，另一种是将基桩主筋一半部分一直伸到桩底。从桩体受力和节省工程费用以及发生事故处理的难度来看，前一种更合理。但是，第二种配筋方式可以减小施工难度，桩基灌注混凝土时，钢筋笼的定位是十分重要的，钢筋布置到桩底，易于固定钢筋笼。

结束语

总之 公路桥梁桩基的设计包括大量繁琐 的工作 在进行 设计时必须对公路桥梁桩基周围的受力情况、最大承载力计算、负摩阻力以及嵌岩深度等多方面内容进行细致 的分析计算,只有这样才能够保证公路桥梁桩基设计更加科学合理,从 而更好 的提升公路桥梁的安全性和可靠性,同时有效地降低公路桥梁工程的造价,为公路桥梁施工 带来 巨大的贡献。

参考文献

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