桥梁桩基设计计算方法分析

杨 毅

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州 贵阳 550081)

桥梁桩基设计计算方法分析

杨 毅

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州 贵阳 550081)

在桥梁工程设计过程中，桥梁工程桩基结构设计形式比较复杂，通过优化桩基设计计算，能够有效提升桥梁工程桩基的使用性能。对此，首先介绍了桥梁工程桩基设计的重要性，然后对桥梁桩基设计计算要点进行了分析，并结合工程实例，对桥梁工程桩基设计计算方式进行详细探究，以期为类似工程提供借鉴。

桥梁桩基础；设计计算；承载力

1 桥梁桩基设计计算要点

1.1 选择桩长、桩型选择

在桥梁工程桩基设计中，桩型以及桩体是十分重要的设计内容，在对桩型以及桩体进行设计过程中，首先需要对工程所处环境进行详细勘查，综合考虑成桩可行性、工期、施工成本等各项因素，对桥梁桩基设计形式进行调整，尽量降低施工成本。

1.2 计算单桩竖向极限承载力

(1)在桥梁工程桩基设计过程中，极限承载力计算是十分重要的内容，在对单桩竖向极限承载力进行设计时，应该注意以下几点：①如果桥梁工程桩基为甲级，则对于极限承载力，可以通过单桩静载试验进行计算分析；②如果桥梁工程桩基为乙级，同时桥梁工程地质条件比较简单，则可以结合类似地质条件桥梁桩基进行设计，另外，也可以根据原位测试确定极限承载力；③如果桥梁工程为丙级，则应该综合应用原位测试以及以往的施工经验参数确定极限承载力。(2)在桥梁工程桩基设计过程中，对于单桩竖向极限承载力、极限端阻力以及极限侧阻力标准，应该综合考虑以下几点：①对于一般的桥梁工程桩基承载力，可以根据相关规范确定；②对于直径比较大的端承型桩结构，可以根据深层平板载荷试验进行确定；③对于桩的极限侧阻力及阻力，可以根据静载荷试验来确定。

1.3 对桩基竖向承载力的计算

在桥梁工程桩基设计计算过程中，如果需要对桩基的竖向承载力进行设计计算，则应该注意，如果桩基需要承受轴心荷载，则应该确保桩基竖向力符合要求，另外，如果桩基需要承受偏心竖向荷载，则应该尽量提升竖向承载力标准。

1.4 位移计算与桩基水平承载力

为了有效提升桥梁工程桩基的安全性，必须优化桩基位移计算方式，提升桥梁桩基的水平承载能力，对于不同的桩基础类型，需要采用不同的计算方式：(1)对于群桩基础，在对桩基的位移以及水平承载力进行设计计算过程中，如果遇到较大的水平力，则应该综合考虑桩基承台、土之间的群桩效应，并对桩基水平承载力的特征值进行计算分析。(2)对于单桩基础，在对桩基的位移以及水平承载力进行设计计算过程中，应该注意以下几点：①如果桥梁桩基为甲级或者乙级，则对于其特征值，可以根据单桩水平静荷载试验进行计算分析；②如果桥梁工程桩身配筋率在0.65%以内，则可以利用单桩水平静载试验的临界荷载的75%作为特征值。

1.5 承台计算

在对桥梁工程桩基承台进行设计计算过程中，应该注意以下几点：(1)在进行桩下桩基承台设计计算过程中，首先需要对桩基承台的受剪承载力和斜截面进行计算，如果承台悬挑边形成多个剪切截面，则还需要对各个斜截面的受剪承载力进行计算分析。(2)在对条形承台梁的弯矩进行设计计算过程中，可以以弹性地基梁为依据，如果桩端的持力层深度比较小，则可以按连续梁进行设计计算。

2 桥梁桩基设计计算实例

2.1 桥梁工程概况

本桥为跨越山沟而设，上部结构形式为预应力混凝土T梁，孔径布置为(4×30+3×30) m，下部桥墩为双柱式桥墩，钻孔灌注桩基础。桥梁宽度为16.5 m。

2.2 桩基础设计计算

(1)桩基选型

桩基选型拟建桥梁全长216 m，在桥梁桩基施工中，采用钻孔灌注桩，桩基础直径为2 m。在桥梁钻孔灌注桩施工中，采用机械施工技术，不仅施工便捷，而且施工速度较快，由于工艺成熟，因此施工过程安全可靠。

(2)桩基承载力计算

①钻孔灌注桩单桩轴向受压承载力容许值

钻孔灌注桩单桩轴向受压承载力容许值的计算公式如下

qr=m0λ{[fα0]+k2r2(h-3)}

在上述公式中，各参数的含义可参照规范中给的定义，在桥梁工程桩基初步设计过程中，对于单桩轴向受压承载力容许值，可以综合考虑桥梁工程桩基础所在地质环境进行估算分析，另外，对于实际承载力，则需要通过现场现场静载荷试验来确定。

②桩长设计

本桥跨越深谷，地形陡峻，桩长设计应参照桥位地质纵断面图并结合钻孔资料，整体来看，靠近后退岸桩基持力层可选择为辉长岩，靠近前进岸桩基持力层可选择为灰岩，4#、5#、6#墩处覆盖层较厚，并应考虑人工填土的影响。以5#墩为例，桩基础各层地基土力学参数见表1，并在有限元软件MIDAS中求得5#墩桩顶轴力设计值为12 355 kN。由此，结合公式，经计算可取5#墩桩长为25 m。根据各墩台处桩基础轴力设计值和实际地质情况，分别算得0#台所需桩长16 m，1#、2#、3#墩所需桩长20 m，4#墩所需桩长23 m，5#墩所需桩长25 m，6#墩所需桩长23 m，7#台所需桩长12 m。

表1 5号墩处地质概况 kPa

3 结 语

综上所述，主要结合实例，对桥梁工程桩基设计计算办法进行了详细探究，桥梁工程桩基是整个工程中十分重要的组成部分，在桩基设计环节，需要对桩基长度、桩基型号、承载力水平、承台等进行详细计算，综合考虑设计计算结果以及施工现场实际情况对工程设计方案进行优化处理。通过桥梁工程桩基设计实例可见，在桩基设计计算中，首先需要对桥梁工程地质条件继续拧详细勘查，选取符合实际桩位处的地质资料，合理定义各参数值，这样才能够根据桩顶轴力设计值和实际地质情况，调整桥梁桩径与桩长，保证桥梁工程施工的顺利进行。

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[3] 杨进，巢万里.高陡边坡下桥梁桩基受力分析及防护设计[J].公路工程，2013，38(4)：40-43.

U442

C

1008-3383(2017)11-0091-01

2017-08-28

杨毅(1978-)，男，贵州息烽人，工程师，研究方向：桥梁设计。