行業(yè)資訊
道路橋梁工程中樁基設(shè)計的研究
結(jié)合筆者實踐工作經(jīng)驗，文章簡述了樁基的作用及特點以及樁基在工程中所起到的具體作用，對道路橋梁的樁基設(shè)計要點進行了研究分析，最后論述了樁基設(shè)計中應(yīng)當(dāng)注意的問題，以供參考。
【關(guān)鍵詞】道路橋梁 樁基 作用 設(shè)計要點
城市化建設(shè)進程的加快，道路橋梁建設(shè)作為國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，其工程數(shù)量日趨增多。道路橋梁設(shè)計是一項非常重要的工程，樁基設(shè)計是工程設(shè)計的重要基礎(chǔ)，因此不僅要了解樁基豎向力所產(chǎn)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。
一、道路橋梁樁基工程的作用及特點
道路橋梁的樁基部分是進行橋梁建設(shè)的關(guān)鍵，決定著道路橋梁的建設(shè)質(zhì)量。樁可以使部分豎向荷載及水平荷載傳遞至地基進行承擔(dān)，達到減輕負荷的作用。同時它還具有抗彎能力和一定的剛度，因此由于工程類別不同，所以樁基類型也存在著很大差別，在普通工業(yè)及民用建筑中，主要分為以下幾種樁基類型：人工挖孔樁、預(yù)制樁、沉管灌注樁和鉆孔灌注樁，如果是在基坑支護的工程當(dāng)中則使用地下連續(xù)墻、鉆孔灌注樁和止水?dāng)嚢铇叮缆窐蛄汗こ桃话悴捎勉@孔灌注樁和鉆埋壓裝樁，在路基處理過程當(dāng)中則是采用預(yù)應(yīng)力管樁和CFG樁等。
二、樁基在道路橋梁工程中所起到的具體作用
樁基在工程中所起到的具體作用的主要體現(xiàn)：（1）因為樁基礎(chǔ)具有較大剛度，所以它會保證上部建筑物發(fā)生較小的沉降，同時也可以使其能夠均勻的變形，可以更好地滿足其使用要求。（2）因為樁基具有較大抗拔能力和側(cè)向剛度，所以它能夠抵抗傾覆力矩和水平力，同時還能有效減輕地震帶來的影響，對建筑物的安全起到了保護作用。（3）經(jīng)過周圍介質(zhì)與樁基間的相互接觸、摩擦，可以使上覆荷載傳遞給樁體周圍的土體或基礎(chǔ)，減輕所產(chǎn)生的壓力。從而進一步為上部建筑物起到一定的支撐作用，對其穩(wěn)定性起到了良好的保證。（4）如果遇到地下水位較高或水下施工時，首先就應(yīng)該考慮用樁基礎(chǔ)對地基進行處理，這樣可以使工程具有較好的經(jīng)濟性。（5）如果遇到了地基液化的情況，首先可以將樁穿過液化土層，使其能夠穩(wěn)定地層，這樣就可以減輕或消除液化土對建筑物所造成的傷害，還可以保證建筑物在遇到各種荷載或者地震條件影響下的安全性。
三、道路橋梁工程中的樁基設(shè)計要點
1、對樁基豎向承載力的計算。當(dāng)遇到計算豎向承載力時，如果樁基承擔(dān)軸心荷載，就要保證基樁或復(fù)合基樁的豎向力滿足要求，如果承擔(dān)偏心豎向荷載時，那就應(yīng)該提高其標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)考慮地震荷載情況時，那么對其豎向承載力的計算就應(yīng)做到更加嚴(yán)格、仔細。
2、樁長、樁型選擇。樁型和樁長是樁基設(shè)計中必不可少的重要內(nèi)容，當(dāng)進行選擇時，首先應(yīng)該對建筑施工現(xiàn)場的環(huán)境條件進行勘察，對成樁的樁基對環(huán)境可能造成的影響、成樁的可行性、施工工藝、施工工期以及樁基成本等多角度，和對樁基類型和長度進行優(yōu)化、調(diào)整，使其能夠在節(jié)約投資的基礎(chǔ)上對建筑物安全效果有良好的保證。
3、計算單樁豎向極限承載力。（1）極限承載力的計算屬于樁基設(shè)計的重要內(nèi)容，在設(shè)計的時候，豎向承載力應(yīng)滿足以下規(guī)定：①如果建筑樁基設(shè)計是甲級，就應(yīng)該利用單樁靜載試驗來確定極限承載力；②當(dāng)樁基設(shè)計為乙級，并且具有簡單的地質(zhì)條件，就可以參照類似的工程條件進行樁基設(shè)計，同時還應(yīng)該結(jié)合相應(yīng)的原位試驗等加以綜合確定；③如果樁基為丙級時，就可以根據(jù)經(jīng)驗參數(shù)及原位測試等方式來進行確定。（2）極限端阻力、極限側(cè)阻力、單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按下列規(guī)定確定：①例如一般的樁基承載力可根據(jù)規(guī)范來確定；②然而那些大直徑端承型樁，就可以利用深層平板載荷試驗確定極限端阻力；如果是嵌巖樁，還可以根據(jù)巖基平板載荷試驗確定；③通常情況下，樁的極限側(cè)阻力及阻力可通過預(yù)埋測試元件的方式通過靜載試驗確定。與此同時還可以建立標(biāo)準(zhǔn)值與參數(shù)之間的經(jīng)驗曲線，最終根據(jù)這些經(jīng)驗參數(shù)法確定單樁豎向極限承載力。
4、樁項作用效應(yīng)計算。如果是普通建筑物或是較小荷載的高層建筑，在進行樁基設(shè)計時就應(yīng)考慮到柱、墻等在基樁的樁頂所產(chǎn)生的作用效應(yīng)，對豎向力及水平力所產(chǎn)生的影響進行考慮；然而如果是需要承擔(dān)地震荷載的低承臺樁基，就更應(yīng)該進行嚴(yán)格規(guī)范的驗算了，如果當(dāng)建筑物位于抗震有利的地段時就可以不考慮地震帶來的影響；若是有可能發(fā)生8度及8度以上的建筑物區(qū)域或受水平力較大的樁基設(shè)計的話，那就要考慮承臺與樁基的共同效果以及與土體間的彈性抗力作用，最終達到設(shè)計準(zhǔn)確、科學(xué)的設(shè)計目的。
5、軟弱下臥層驗算。下臥層的壓縮應(yīng)該按規(guī)范要求進行，如果是樁距沒有超過6d的群樁基礎(chǔ)，那么在樁端持力下所存在的大承載力就應(yīng)該低于樁端持力層承載力1/3。當(dāng)考慮樁端硬持力層壓力擴散角影響的情況時，那么就可以用實驗來對其進行確認(rèn)。
6、位移計算與樁基水平承載力。對于保證樁基的安全性，位移的計算及樁基水平承載力起到重要意義，可分為兩種類型：單樁基礎(chǔ)、群樁基礎(chǔ)。（1）群樁基礎(chǔ)。當(dāng)遇到力矩較大或水平力的情況時，首先應(yīng)考慮由承臺、樁群、土相互作用產(chǎn)生的群樁效應(yīng)，然后對基樁水平承載力特征值進行計算，土體類型與承臺底部與地基土之間的摩擦系數(shù)有較大關(guān)系，所以在選取時應(yīng)該小心謹(jǐn)慎。（2）單樁基礎(chǔ)。它在承擔(dān)水平力時應(yīng)滿足其特征值的要求，主要有以下規(guī)定：①如果是水平荷載為甲級或乙級的建筑樁基時，那么它的特征值就應(yīng)通過單樁水平靜載試驗進行確定：② 然而對于那些樁身配筋率不小于0.65%的混凝土灌注樁，就可以通過靜載試驗的結(jié)果來獲取地面處水平位移為10mm所對應(yīng)的荷載的75%為單樁水平承載力特征值；③當(dāng)遇到配筋率小于0.65%的灌注樁時，可利用單樁水平靜載試驗的臨界荷載的75%作為特征值。
7、承臺的計算、（1）對于樁下樁基承臺，首先應(yīng)分別對樁邊連線、柱邊、變階處所形成的貫通承臺的受剪承載力和斜截面進行驗算。如果承臺懸挑邊形成多個剪切截面時，那么就應(yīng)該對每個斜截面的受剪承載力進行驗算。（2）關(guān)于條形承臺梁的彎矩可按照彈性地基梁進行分析計算；如果遇到樁端持力層較為深厚巖體堅硬且樁柱軸線不重合時，首先可以將樁視為不動的鉸支座，其次再按連續(xù)梁進行計算。（3）對于樁基承臺，則應(yīng)該對其進行正截面受彎承載力的計算，配筋和受彎承載力可根據(jù)規(guī)范規(guī)定進行。
四、樁基設(shè)計中應(yīng)當(dāng)注意的問題
1、對樁基豎向力及其原理的理解。當(dāng)樁基與土層之間發(fā)生位移時，由于地球所產(chǎn)生的引力作用，樁基受的力一定是朝下方的，所以樁基與土層之間產(chǎn)生了相對的位移，最終形成了剪刀。
2、具備豐富的專業(yè)知識。設(shè)計者有專門系統(tǒng)的訓(xùn)練和學(xué)習(xí)的經(jīng)驗，并且能夠懂得理論結(jié)合實際，熟練地運用理論知識，如果對現(xiàn)實實際情況做了充分的調(diào)查和研究，就可以使道路橋梁樁基設(shè)計中的安全系數(shù)提到一個更高的層次。
結(jié)束語
道路橋梁樁基的設(shè)計包括大量繁瑣的工作，在進行設(shè)計時必須對道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(nèi)容進行細致的分析計算，只有這樣才能夠保證道路橋梁樁基設(shè)計更加科學(xué)合理，從而更好的提升道路橋梁的安全性和可靠性。
【關(guān)鍵詞】道路橋梁 樁基 作用 設(shè)計要點
城市化建設(shè)進程的加快，道路橋梁建設(shè)作為國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，其工程數(shù)量日趨增多。道路橋梁設(shè)計是一項非常重要的工程，樁基設(shè)計是工程設(shè)計的重要基礎(chǔ)，因此不僅要了解樁基豎向力所產(chǎn)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。
一、道路橋梁樁基工程的作用及特點
道路橋梁的樁基部分是進行橋梁建設(shè)的關(guān)鍵，決定著道路橋梁的建設(shè)質(zhì)量。樁可以使部分豎向荷載及水平荷載傳遞至地基進行承擔(dān)，達到減輕負荷的作用。同時它還具有抗彎能力和一定的剛度，因此由于工程類別不同，所以樁基類型也存在著很大差別，在普通工業(yè)及民用建筑中，主要分為以下幾種樁基類型：人工挖孔樁、預(yù)制樁、沉管灌注樁和鉆孔灌注樁，如果是在基坑支護的工程當(dāng)中則使用地下連續(xù)墻、鉆孔灌注樁和止水?dāng)嚢铇叮缆窐蛄汗こ桃话悴捎勉@孔灌注樁和鉆埋壓裝樁，在路基處理過程當(dāng)中則是采用預(yù)應(yīng)力管樁和CFG樁等。
二、樁基在道路橋梁工程中所起到的具體作用
樁基在工程中所起到的具體作用的主要體現(xiàn)：（1）因為樁基礎(chǔ)具有較大剛度，所以它會保證上部建筑物發(fā)生較小的沉降，同時也可以使其能夠均勻的變形，可以更好地滿足其使用要求。（2）因為樁基具有較大抗拔能力和側(cè)向剛度，所以它能夠抵抗傾覆力矩和水平力，同時還能有效減輕地震帶來的影響，對建筑物的安全起到了保護作用。（3）經(jīng)過周圍介質(zhì)與樁基間的相互接觸、摩擦，可以使上覆荷載傳遞給樁體周圍的土體或基礎(chǔ)，減輕所產(chǎn)生的壓力。從而進一步為上部建筑物起到一定的支撐作用，對其穩(wěn)定性起到了良好的保證。（4）如果遇到地下水位較高或水下施工時，首先就應(yīng)該考慮用樁基礎(chǔ)對地基進行處理，這樣可以使工程具有較好的經(jīng)濟性。（5）如果遇到了地基液化的情況，首先可以將樁穿過液化土層，使其能夠穩(wěn)定地層，這樣就可以減輕或消除液化土對建筑物所造成的傷害，還可以保證建筑物在遇到各種荷載或者地震條件影響下的安全性。
三、道路橋梁工程中的樁基設(shè)計要點
1、對樁基豎向承載力的計算。當(dāng)遇到計算豎向承載力時，如果樁基承擔(dān)軸心荷載，就要保證基樁或復(fù)合基樁的豎向力滿足要求，如果承擔(dān)偏心豎向荷載時，那就應(yīng)該提高其標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)考慮地震荷載情況時，那么對其豎向承載力的計算就應(yīng)做到更加嚴(yán)格、仔細。
2、樁長、樁型選擇。樁型和樁長是樁基設(shè)計中必不可少的重要內(nèi)容，當(dāng)進行選擇時，首先應(yīng)該對建筑施工現(xiàn)場的環(huán)境條件進行勘察，對成樁的樁基對環(huán)境可能造成的影響、成樁的可行性、施工工藝、施工工期以及樁基成本等多角度，和對樁基類型和長度進行優(yōu)化、調(diào)整，使其能夠在節(jié)約投資的基礎(chǔ)上對建筑物安全效果有良好的保證。
3、計算單樁豎向極限承載力。（1）極限承載力的計算屬于樁基設(shè)計的重要內(nèi)容，在設(shè)計的時候，豎向承載力應(yīng)滿足以下規(guī)定：①如果建筑樁基設(shè)計是甲級，就應(yīng)該利用單樁靜載試驗來確定極限承載力；②當(dāng)樁基設(shè)計為乙級，并且具有簡單的地質(zhì)條件，就可以參照類似的工程條件進行樁基設(shè)計，同時還應(yīng)該結(jié)合相應(yīng)的原位試驗等加以綜合確定；③如果樁基為丙級時，就可以根據(jù)經(jīng)驗參數(shù)及原位測試等方式來進行確定。（2）極限端阻力、極限側(cè)阻力、單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按下列規(guī)定確定：①例如一般的樁基承載力可根據(jù)規(guī)范來確定；②然而那些大直徑端承型樁，就可以利用深層平板載荷試驗確定極限端阻力；如果是嵌巖樁，還可以根據(jù)巖基平板載荷試驗確定；③通常情況下，樁的極限側(cè)阻力及阻力可通過預(yù)埋測試元件的方式通過靜載試驗確定。與此同時還可以建立標(biāo)準(zhǔn)值與參數(shù)之間的經(jīng)驗曲線，最終根據(jù)這些經(jīng)驗參數(shù)法確定單樁豎向極限承載力。
4、樁項作用效應(yīng)計算。如果是普通建筑物或是較小荷載的高層建筑，在進行樁基設(shè)計時就應(yīng)考慮到柱、墻等在基樁的樁頂所產(chǎn)生的作用效應(yīng)，對豎向力及水平力所產(chǎn)生的影響進行考慮；然而如果是需要承擔(dān)地震荷載的低承臺樁基，就更應(yīng)該進行嚴(yán)格規(guī)范的驗算了，如果當(dāng)建筑物位于抗震有利的地段時就可以不考慮地震帶來的影響；若是有可能發(fā)生8度及8度以上的建筑物區(qū)域或受水平力較大的樁基設(shè)計的話，那就要考慮承臺與樁基的共同效果以及與土體間的彈性抗力作用，最終達到設(shè)計準(zhǔn)確、科學(xué)的設(shè)計目的。
5、軟弱下臥層驗算。下臥層的壓縮應(yīng)該按規(guī)范要求進行，如果是樁距沒有超過6d的群樁基礎(chǔ)，那么在樁端持力下所存在的大承載力就應(yīng)該低于樁端持力層承載力1/3。當(dāng)考慮樁端硬持力層壓力擴散角影響的情況時，那么就可以用實驗來對其進行確認(rèn)。
6、位移計算與樁基水平承載力。對于保證樁基的安全性，位移的計算及樁基水平承載力起到重要意義，可分為兩種類型：單樁基礎(chǔ)、群樁基礎(chǔ)。（1）群樁基礎(chǔ)。當(dāng)遇到力矩較大或水平力的情況時，首先應(yīng)考慮由承臺、樁群、土相互作用產(chǎn)生的群樁效應(yīng)，然后對基樁水平承載力特征值進行計算，土體類型與承臺底部與地基土之間的摩擦系數(shù)有較大關(guān)系，所以在選取時應(yīng)該小心謹(jǐn)慎。（2）單樁基礎(chǔ)。它在承擔(dān)水平力時應(yīng)滿足其特征值的要求，主要有以下規(guī)定：①如果是水平荷載為甲級或乙級的建筑樁基時，那么它的特征值就應(yīng)通過單樁水平靜載試驗進行確定：② 然而對于那些樁身配筋率不小于0.65%的混凝土灌注樁，就可以通過靜載試驗的結(jié)果來獲取地面處水平位移為10mm所對應(yīng)的荷載的75%為單樁水平承載力特征值；③當(dāng)遇到配筋率小于0.65%的灌注樁時，可利用單樁水平靜載試驗的臨界荷載的75%作為特征值。
7、承臺的計算、（1）對于樁下樁基承臺，首先應(yīng)分別對樁邊連線、柱邊、變階處所形成的貫通承臺的受剪承載力和斜截面進行驗算。如果承臺懸挑邊形成多個剪切截面時，那么就應(yīng)該對每個斜截面的受剪承載力進行驗算。（2）關(guān)于條形承臺梁的彎矩可按照彈性地基梁進行分析計算；如果遇到樁端持力層較為深厚巖體堅硬且樁柱軸線不重合時，首先可以將樁視為不動的鉸支座，其次再按連續(xù)梁進行計算。（3）對于樁基承臺，則應(yīng)該對其進行正截面受彎承載力的計算，配筋和受彎承載力可根據(jù)規(guī)范規(guī)定進行。
四、樁基設(shè)計中應(yīng)當(dāng)注意的問題
1、對樁基豎向力及其原理的理解。當(dāng)樁基與土層之間發(fā)生位移時，由于地球所產(chǎn)生的引力作用，樁基受的力一定是朝下方的，所以樁基與土層之間產(chǎn)生了相對的位移，最終形成了剪刀。
2、具備豐富的專業(yè)知識。設(shè)計者有專門系統(tǒng)的訓(xùn)練和學(xué)習(xí)的經(jīng)驗，并且能夠懂得理論結(jié)合實際，熟練地運用理論知識，如果對現(xiàn)實實際情況做了充分的調(diào)查和研究，就可以使道路橋梁樁基設(shè)計中的安全系數(shù)提到一個更高的層次。
結(jié)束語
道路橋梁樁基的設(shè)計包括大量繁瑣的工作，在進行設(shè)計時必須對道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(nèi)容進行細致的分析計算，只有這樣才能夠保證道路橋梁樁基設(shè)計更加科學(xué)合理，從而更好的提升道路橋梁的安全性和可靠性。
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