简析道路桥梁桩基沉降问题

周玉至 曹蒙

摘 要：近年来，我国经济发展势头良好，大多数人民基本都解决了，温饱问题，因此政府在基础设施建设上加大了投入力度，在基础公共设施中在基础公共设施中，交通设施占了很大一部分，而其中占据主导地位的是公路运输，桥梁也是公路运输的重要部分，所以研究桥梁道路桩基的沉降问题，对实际生活具有重要的意义。笔者希望这篇文章能为大家提供一定的参考。

关键词：道路桥梁；桩基沉降；分析计算

就一般情况而言，公路桥梁上部分结构荷载很大，大多数公路桥梁设计师会采取钻孔灌注桩的方式，因为其具有稳定承载力强等优势。在公路桥梁工程中，桩基础在纵向荷载作用力的作用下，桩地基以及承台土层之间的相互作用会导致桩基发生沉降。因为这些因素多变，桩基沉降对工程质量、成本造价、后期使用、后期维护等多方面有影响。

一、正确区分摩擦桩和端承桩等桩基类型

因为桩基在土中的受力情况不同，人们一般将其分为摩擦桩和端承桩两类。摩擦桩是设置在软土层并具有一定深度的桩基，其桩身侧面与土发生产生的摩擦力和桩基础尖端阻力共同分担上部结构的荷载。端承桩是穿过软土层达到深层的一种桩基础，它的上部结构与摩擦桩不同，它的荷载主要是桩尖端的阻力承担。相关数据表明，在施工现场，中间端阻力的性状是由覆盖土层的性质、厚度还有桩基础的半径比例以及嵌岩深径比例等多方面原因决定。

二、单桩的沉降分析计算

1.荷载传递分析

单桩荷载最常用的分析方法是荷载传递分析法，其工作原理是，把桩基础分为一系列相同长度的弹性单元（也就是桩基础段）每一个弹性单元和土层之间的连接都用非线性弹簧来模拟，而且桩基础端处土体也使用非线性弹簧。在负荷承载传递曲线中，该方法假定每一个点的装机处位于都与该点的摩擦力相关但是与桩基础其他位置的摩擦阻力无关，要注意用此方法时一定要考虑土体的连续性。只有安装多种不同功能的设备仪器进行桩基础的承载实验，才能获得施工现场的负荷承载传递曲线。但是所得结果并不一定适用于其他场地。

2.剪切变形传递

库克在1974年提出了摩擦桩复合承载传递模型，该模型通过许多假设简化了计算。库克认为，桩基础的在轴向负荷承载的下降会随着荷载水平减小而减小，桩基沉降时四周土体也会发生变形，但是装机与土层之间不会产生相对位移。在使用负荷承载时，桩基侧面所传递的负荷承载往往会造成沉降。

3.弹性理论法

弹性理论法利用的是弹性理论对桩土系统研究单桩基础在纵向的负荷承载作用力和装基础土层之间的作用力以及相对位移三者的关系，以此得到土对桩、桩对土以及土对土之间的共同作用途径。单桩沉降计算方法可以通过弹性理论方法拓展。这些拓展内容都是以桩基础的位移以及相近土层的位移之间的协调条件。因此，可以通过轴向承载下桩基础桩身的压缩来调节桩基础的位移，桩基周围土体的位移可以通过某点的minidlin变换得到。因为临界面很多的相邻点的位移与土层位移相等，而弹性理论和桩基础土界面都满足弹性条件，所以最后可以得到桩身摩擦阻力分布、桩端阻力分布、还有桩位移分布。

4.单向压缩分层总和法

单向压缩分层总和法通过周边土层的参数计算出各层总的沉降量。在桩基础设计中，这种方法常用于直径较大的单桩。由于其桩侧阻力负荷承载分担比相对较小，桩基础底端半径大，荷载分担也大，所以采用单向压缩分层，总和法计算沉降量。举例来说，如果深基计算的其他条件相同时，采用明氏应力分布计算出的结果与推测值相近，而采用布式公式计算出的值则比实际测量值大。所以在使用该方法计算时，最好参照相关规定或经验来确定。

三、群桩的沉降分析

1.弹性理论法

弹性理论的群桩沉降分析以minidlin解的唯一和应力解为核心形成位移法和应力法。另外还有一种简化的弹性理论法求位移，以应力法中子桩侧面摩擦力为线性关系，把单桩分析理论进行叠加而得到群桩的计算方法。

2.等代墩基

现代公路桥梁工程设计常用实体深基础法来计算群桩沉降。他把高层台下的桩群好吐槽作为一个等效墩基的实体深基础，如果不超过这个等效墩基的范围，桩群会像实体墩基般工作而且桩间土层也不会发生压缩，最后通过扩展的计算方式得到群桩的沉降。因为选取的假定实体基础底面的點不同，而且地基土性质不同，所以可以计算不同的模式。我们可以通过以下措施防止计算受影响：1.改变假定实体基础底面的位置2.注意桩基础之间土层发生压缩的可能性3.在群桩顶部外面增大假定实体基础底面面积4.根据半无限弹性体内集中力的公式拓展出多种计算，荷载下附加应力的方法，可以提高地基土层附件应力的计算准确度。

3.等效作用力分层法

我国工程专家黄强、刘金砺两位在1940年提出了等效作用法，不久后该法就被桩基技术规范采用，通过对均匀土质的土层中群桩沉降的mindlin解和均匀负荷承载下的矩形基础的boussi―nesq解之间的比进行计算，从而得出等效墩基的附加应力。

四、结语

本文系统地介绍了单桩与群桩在合仔作用力下的沉降计算方法，并简略地对他们的优、缺点还有适用范围等做了简单分析。在实际中，施工人员应该依据实际情况来选取理论，当然，这需要设计者有着丰富的理论知识。

参考文献：

[1]王荣霞，赵瑞静.桥梁桩基设计中桩长计算问题的探讨[J]，绿色科技，2011年.

[2]廖志浩.中小桥梁基础施工方案[J]，长江大学学报（自然科学版）理工卷》，2013年.