公路橋梁樁基設計應注意的問題

黎英

摘要：公路橋梁在人們的日常生活當中會變得更加普遍與常見。隨著我國經濟近年來的逐步提升，對于公路橋梁的建設會變得更多。而在這其中，公路橋梁樁基的設計是最重要的一步，樁基作為承載上部建筑施加的力的重要媒介，必須使樁基沒有一絲一毫的差錯，只有設計好了樁基，才能使公路橋梁在美觀的基礎上變得更加的穩固與耐用。本文主要對公路橋梁樁基設計應注意的問題進行了分析探討。

關鍵詞：公路橋梁；樁基設計；問題

中圖分類號：TU997文獻標識碼： A

一、公路橋梁樁基的分類

通常根據樁基荷載傳遞方式 的不同河以將它分 為端承樁和摩擦樁兩種。所謂端承樁就是指樁基礎在透過 土層 后底端可以有效地支撐于堅硬的土層或巖石層 上,而樁基礎頂 端所承受 的荷載主要利用樁基礎底端堅硬土層或巖石層的反作用力來 支撐臟基礎 兩側所 受到的摩擦力相比較與支撐力而言可 以忽略不計這種樁基礎稱之 為端承樁。而摩擦樁主要是指樁基礎 下面柔 弱土層較厚 臟基礎 的底端無 法與堅硬土層或巖石層接觸臟基礎頂端 所受的 荷載主要通 過樁基礎 與土層之 問的摩擦力來承擔土層與樁基 礎底端 的反作用力相 對于摩擦力可以忽略不計這種情況下的樁基礎 被稱之為摩擦樁。在現實的 公路 橋梁樁基礎施工 中通常樁基礎會介于這兩種類型之間池就是說樁基主要是通過樁基所受的摩擦力以及反作用支撐力來實現支撐作用。

二、樁基豎向力產生的原因及機理

要想使樁基產生承載力,最基本的條件就是樁基礎 與土體之間產生一定量的位移。一般樁基礎 由于自身重力 以及樁基礎 頂端 荷載的作用會發生 向下的移動從而導致樁基與土體之 間出現 了相 對的位移,這種位移直接導致了樁基與土體之間產生相 互的剪力,這種剪 力會隨著相 對位移的不斷增加而逐漸增大 肖達到剪力 的最大值時臟基上繼續增加 的荷載將會由樁基底端的 支撐力來承 擔,這是大 多數樁基 受力的基本特征。造成樁基和土體之間產生相 對位移的 主要原因是 樁基 自身的壓縮沉降、裝基底部的沉降 變形以及撞擊 周圍土體的沉降 變形 等。一般而言臟基 自身產生的型變量較小,另外兩種 變形是導致樁基沉降位移出現的主要原因。我國公路橋梁樁基出現沉 降變形主要是 由于當前國內施工所采用的方法和水平限 制,當前很 多國 內公路 橋梁路基施工采用的是鉆孔樁 很多施工過程都存在孔底清理不徹底 的現象,這一 部分未 清理 的沉渣會在樁孔底形成一層軟弱層 引 起樁基的沉降現象。

三、樁基設計中應當注意的問題

1、理解樁基豎向力及其原理

樁基要就會與土層之間發生位移。由于地球引力的作用，樁基所承受的力勢必朝下，樁基與土層之間產生相對位移，形成剪力。

2、因地制宜，對癥下藥

由于我國幅員遼闊，在自然環境的影響下，形成各種各樣的地勢地貌，有高山有平原，有高坡有溶洞，各個地方多少都有人居住，為了出行的方便，人們開始修建公路和橋梁，而樁基的關鍵地位在此時就越發地明顯，我們不能眉毛胡子一把抓，千篇一律，照搬照抄，應當根據實際情況來綜合分析，所以在設計過程中要認真研究各個地貌，有必要親自到現場考察。

3、具備豐富的專業知識

因為公路橋梁設計是一項非常重要的工程，所以樁基是工程設計的重要基礎，因此不僅要了解樁基豎向力所產生的樁基負摩阻力，機理和原因，更要懂得如何計算負摩擦力。這就要求設計者有專門和系統的訓練和學習的經驗，并且能夠懂得理論結合實際，熟練地運用理論知識，如果對現實實際情況做了充分的調查和研究，那么就可以使公路橋梁樁基設計中的安全系數提到一個更高的層次。

4、樁基設計計算中的說明

首先，因為樁的水平荷載與位移是非線性的關系，所以m值會隨著荷載與位移的增大而逐漸的有所減少，因此，如果要確定m值就應該與樁的實際荷載相適應。對于一般結構來說，地面處最大的位移不超過10mm，然而對于位移敏感的結構及橋梁結構來說一般為6mm。如果當位移較大時，則需要將m值適當地降低。其次，如果基礎側面是數種不同土層的時候，那么則根據換算前后的基系數圖形面積在深度hm內相等的原則，將其換算為一個當量 m值，最后作為整個深度的m值。第三，如果樁底面地基土豎向地基系數是C0時，則C0＝m0h。

四、準確計算樁基的承載力

在進行公路橋梁樁基設計和施工時，不能簡單的依靠一些以往的經驗來進行，需要對一些重要的數據進行專業科學的計算。樁基是用來支撐橋面及車輛的重要部分，因此，需要對樁基的最大支撐能力進行有效地計算，從而更好的設計橋梁所能承受的最大重量，保證橋梁和車輛的相應安全問題。在對公路橋梁樁基最大承載力進行計算時，應該參照我國當前相關的公路橋梁樁基計算公式進行計算，公式的表達式為：[P]=（clA+c2Uh）Ra。在該式中[P]表示的是樁基所能承受的最大承載力，Ra表示樁基底部巖石的極限抗壓力強度，h表示的是樁基深入底部巖石中的深度，U表示的是樁基進入巖石層內部分的地面周長，而A表示的是裝基底部的截面積，另外的cl和c2都表示的是一個相對固定的系數。在使用這一公式進行樁基最大承載力時，應該注意一些相關的補充和說明條件，比方說h指的是樁基在去除風化層后深入巖石層的深度，如果在計算過程中不重視這一問題，那么將直接導致最終的計算結果與實際差生偏差，從而給整座公路橋梁項目帶來一定的安全隱患。此外，工程中對于公式計算結果的影響因素較多，而且處于一種經常變化的狀態下，所以，設計施工過程中也不能太過于依賴這一公式，通過對工程實際的情況進行分析后，在合適的情況下充分利用好這一公式，可以幫助工程設計施工得到相應的準確結果。

五、嵌巖深度和樁端持力層厚度

在公路橋梁樁基設計時，經常會遇到兩層軟弱土層中間需要穿過一層具有一定厚度和強度的巖石層的情況。如果這一巖石層的強度無法滿足樁基對持力層的強度要求，那么就必須要求樁基穿過這一巖石層。通常這種情況下，巖石層的厚度可以利用以下幾個方面的內容來確定：首先，不考慮樁身周圍覆蓋的土層側阻力，在嵌巖灌注樁的周邊嵌入完整或較完整的未風化、微風化以及中風化硬質巖體的最小深度，按構造要求0.5m；其次，要求樁底以下3倍樁徑范圍內沒有軟弱夾層、洞隙以及斷裂帶分布；最后，在樁端應力擴散范圍內沒有巖體臨空面。為了保證樁基設計的經濟性與合理性，應結合經驗值與試算數值，來確定嵌巖深度和樁端持力層的厚度。

1、采取合理的樁基配筋布置

基樁各截面的配筋，理論上應根據樁基內力進行計算布置。樁基內力可采用“m”法或其他有可靠依據的方法計算。按“m”法計算樁基時，樁身彎矩有四個特點。首先，彎矩分布規律近于一條自頂向下衰減的波形曲線，且衰減很快；其次，樁身最大彎矩發生在第一個非完整波形內，一般在地面以下約3m位置；再次，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；最后，第一個彎矩零點位置在樁人土深度h=4/ah處。

2、在設計中通常有兩種鋼筋布置方式

一種是根據最大彎矩處進行配筋，另一種是將基樁主筋一半部分一直伸到樁底。從樁體受力和節省工程費用以及發生事故處理的難度來看，前一種更合理。但是，第二種配筋方式可以減小施工難度，樁基灌注混凝土時，鋼筋籠的定位是十分重要的，鋼筋布置到樁底，易于固定鋼筋籠。

結束語

總之 公路橋梁樁基的設計包括大量繁瑣 的工作 在進行 設計時必須對公路橋梁樁基周圍的受力情況、最大承載力計算、負摩阻力以及嵌巖深度等多方面內容進行細致 的分析計算,只有這樣才能夠保證公路橋梁樁基設計更加科學合理,從 而更好 的提升公路橋梁的安全性和可靠性,同時有效地降低公路橋梁工程的造價,為公路橋梁施工 帶來 巨大的貢獻。

參考文獻

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