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道路桥梁工程中桩基设计的研究

新闻时间:2020-11-23 文章来源:未知 文章作者:ztcjjt
结合笔者实践工作经验,文章简述了桩基的作用及特点以及桩基在工程中所起到的具体作用,对道路桥梁的桩基设计要点进行了研究分析,最后论述了桩基设计中应当注意的问题,以供参考。
  【关键词】道路桥梁 桩基 作用 设计要点
  城市化建设进程的加快,道路桥梁建设作为国家基础设施建设的重要组成部分,其工程数量日趋增多。道路桥梁设计是一项非常重要的工程,桩基设计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。
  一、道路桥梁桩基工程的作用及特点
  道路桥梁的桩基部分是进行桥梁建设的关键,决定着道路桥梁的建设质量。桩可以使部分竖向荷载及水平荷载传递至地基进行承担,达到减轻负荷的作用。同时它还具有抗弯能力和一定的刚度,因此由于工程类别不同,所以桩基类型也存在着很大差别,在普通工业及民用建筑中,主要分为以下几种桩基类型:人工挖孔桩、预制桩、沉管灌注桩和钻孔灌注桩,如果是在基坑支护的工程当中则使用地下连续墙、钻孔灌注桩和止水搅拌桩,道路桥梁工程一般采用钻孔灌注桩和钻埋压装桩,在路基处理过程当中则是采用预应力管桩和CFG桩等。
  二、桩基在道路桥梁工程中所起到的具体作用
  桩基在工程中所起到的具体作用的主要体现:(1)因为桩基础具有较大刚度,所以它会保证上部建筑物发生较小的沉降,同时也可以使其能够均匀的变形,可以更好地满足其使用要求。(2)因为桩基具有较大抗拔能力和侧向刚度,所以它能够抵抗倾覆力矩和水平力,同时还能有效减轻地震带来的影响,对建筑物的安全起到了保护作用。(3)经过周围介质与桩基间的相互接触、摩擦,可以使上覆荷载传递给桩体周围的土体或基础,减轻所产生的压力。从而进一步为上部建筑物起到一定的支撑作用,对其稳定性起到了良好的保证。(4)如果遇到地下水位较高或水下施工时,首先就应该考虑用桩基础对地基进行处理,这样可以使工程具有较好的经济性。(5)如果遇到了地基液化的情况,首先可以将桩穿过液化土层,使其能够稳定地层,这样就可以减轻或消除液化土对建筑物所造成的伤害,还可以保证建筑物在遇到各种荷载或者地震条件影响下的安全性。
  三、道路桥梁工程中的桩基设计要点
  1、对桩基竖向承载力的计算。当遇到计算竖向承载力时,如果桩基承担轴心荷载,就要保证基桩或复合基桩的竖向力满足要求,如果承担偏心竖向荷载时,那就应该提高其标准;当考虑地震荷载情况时,那么对其竖向承载力的计算就应做到更加严格、仔细。
  2、桩长、桩型选择。桩型和桩长是桩基设计中必不可少的重要内容,当进行选择时,首先应该对建筑施工现场的环境条件进行勘察,对成桩的桩基对环境可能造成的影响、成桩的可行性、施工工艺、施工工期以及桩基成本等多角度,和对桩基类型和长度进行优化、调整,使其能够在节约投资的基础上对建筑物安全效果有良好的保证。
  3、计算单桩竖向极限承载力。(1)极限承载力的计算属于桩基设计的重要内容,在设计的时候,竖向承载力应满足以下规定:①如果建筑桩基设计是甲级,就应该利用单桩静载试验来确定极限承载力;②当桩基设计为乙级,并且具有简单的地质条件,就可以参照类似的工程条件进行桩基设计,同时还应该结合相应的原位试验等加以综合确定;③如果桩基为丙级时,就可以根据经验参数及原位测试等方式来进行确定。(2)极限端阻力、极限侧阻力、单桩竖向极限承载力标准值应按下列规定确定:①例如一般的桩基承载力可根据规范来确定;②然而那些大直径端承型桩,就可以利用深层平板载荷试验确定极限端阻力;如果是嵌岩桩,还可以根据岩基平板载荷试验确定;③通常情况下,桩的极限侧阻力及阻力可通过预埋测试元件的方式通过静载试验确定。与此同时还可以建立标准值与参数之间的经验曲线,最终根据这些经验参数法确定单桩竖向极限承载力。
  4、桩项作用效应计算。如果是普通建筑物或是较小荷载的高层建筑,在进行桩基设计时就应考虑到柱、墙等在基桩的桩顶所产生的作用效应,对竖向力及水平力所产生的影响进行考虑;然而如果是需要承担地震荷载的低承台桩基,就更应该进行严格规范的验算了,如果当建筑物位于抗震有利的地段时就可以不考虑地震带来的影响;若是有可能发生8度及8度以上的建筑物区域或受水平力较大的桩基设计的话,那就要考虑承台与桩基的共同效果以及与土体间的弹性抗力作用,最终达到设计准确、科学的设计目的。
  5、软弱下卧层验算。下卧层的压缩应该按规范要求进行,如果是桩距没有超过6d的群桩基础,那么在桩端持力下所存在的大承载力就应该低于桩端持力层承载力1/3。当考虑桩端硬持力层压力扩散角影响的情况时,那么就可以用实验来对其进行确认。
  6、位移计算与桩基水平承载力。对于保证桩基的安全性,位移的计算及桩基水平承载力起到重要意义,可分为两种类型:单桩基础、群桩基础。(1)群桩基础。当遇到力矩较大或水平力的情况时,首先应考虑由承台、桩群、土相互作用产生的群桩效应,然后对基桩水平承载力特征值进行计算,土体类型与承台底部与地基土之间的摩擦系数有较大关系,所以在选取时应该小心谨慎。(2)单桩基础。它在承担水平力时应满足其特征值的要求,主要有以下规定:①如果是水平荷载为甲级或乙级的建筑桩基时,那么它的特征值就应通过单桩水平静载试验进行确定:② 然而对于那些桩身配筋率不小于0.65%的混凝土灌注桩,就可以通过静载试验的结果来获取地面处水平位移为10mm所对应的荷载的75%为单桩水平承载力特征值;③当遇到配筋率小于0.65%的灌注桩时,可利用单桩水平静载试验的临界荷载的75%作为特征值。
  7、承台的计算、(1)对于桩下桩基承台,首先应分别对桩边连线、柱边、变阶处所形成的贯通承台的受剪承载力和斜截面进行验算。如果承台悬挑边形成多个剪切截面时,那么就应该对每个斜截面的受剪承载力进行验算。(2)关于条形承台梁的弯矩可按照弹性地基梁进行分析计算;如果遇到桩端持力层较为深厚岩体坚硬且桩柱轴线不重合时,首先可以将桩视为不动的铰支座,其次再按连续梁进行计算。(3)对于桩基承台,则应该对其进行正截面受弯承载力的计算,配筋和受弯承载力可根据规范规定进行。
  四、桩基设计中应当注意的问题
  1、对桩基竖向力及其原理的理解。当桩基与土层之间发生位移时,由于地球所产生的引力作用,桩基受的力一定是朝下方的,所以桩基与土层之间产生了相对的位移,最终形成了剪刀。
  2、具备丰富的专业知识。设计者有专门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,就可以使道路桥梁桩基设计中的安全系数提到一个更高的层次。
  结束语
  道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道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道路桥梁桩基设计更加科学合理,从而更好的提升道路桥梁的安全性和可靠性。

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