行業(yè)資訊
道路橋梁工程中樁基設計的研究
結合筆者實(shí)踐工作經(jīng)驗，文章簡(jiǎn)述了樁基的作用及特點(diǎn)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計要點(diǎn)進(jìn)行了研究分析，最后論述了樁基設計中應當注意的問(wèn)題，以供參考。
【關(guān)鍵詞】道路橋梁 樁基 作用 設計要點(diǎn)
城市化建設進(jìn)程的加快，道路橋梁建設作為國家基礎設施建設的重要組成部分，其工程數量日趨增多。道路橋梁設計是一項非常重要的工程，樁基設計是工程設計的重要基礎，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(diǎn)
道路橋梁的樁基部分是進(jìn)行橋梁建設的關(guān)鍵，決定著(zhù)道路橋梁的建設質(zhì)量。樁可以使部分豎向荷載及水平荷載傳遞至地基進(jìn)行承擔，達到減輕負荷的作用。同時(shí)它還具有抗彎能力和一定的剛度，因此由于工程類(lèi)別不同，所以樁基類(lèi)型也存在著(zhù)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(lèi)型：人工挖孔樁、預制樁、沉管灌注樁和鉆孔灌注樁，如果是在基坑支護的工程當中則使用地下連續墻、鉆孔灌注樁和止水攪拌樁，道路橋梁工程一般采用鉆孔灌注樁和鉆埋壓裝樁，在路基處理過(guò)程當中則是采用預應力管樁和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：（1）因為樁基礎具有較大剛度，所以它會(huì )保證上部建筑物發(fā)生較小的沉降，同時(shí)也可以使其能夠均勻的變形，可以更好地滿(mǎn)足其使用要求。（2）因為樁基具有較大抗拔能力和側向剛度，所以它能夠抵抗傾覆力矩和水平力，同時(shí)還能有效減輕地震帶來(lái)的影響，對建筑物的安全起到了保護作用。（3）經(jīng)過(guò)周?chē)橘|(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?chē)耐馏w或基礎，減輕所產(chǎn)生的壓力。從而進(jìn)一步為上部建筑物起到一定的支撐作用，對其穩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(shí)，首先就應該考慮用樁基礎對地基進(jìn)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(guò)液化土層，使其能夠穩定地層，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計要點(diǎn)
1、對樁基豎向承載力的計算。當遇到計算豎向承載力時(shí)，如果樁基承擔軸心荷載，就要保證基樁或復合基樁的豎向力滿(mǎn)足要求，如果承擔偏心豎向荷載時(shí)，那就應該提高其標準；當考慮地震荷載情況時(shí)，那么對其豎向承載力的計算就應做到更加嚴格、仔細。
2、樁長(cháng)、樁型選擇。樁型和樁長(cháng)是樁基設計中必不可少的重要內容，當進(jìn)行選擇時(shí)，首先應該對建筑施工現場(chǎng)的環(huán)境條件進(jìn)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(lèi)型和長(cháng)度進(jìn)行優(yōu)化、調整，使其能夠在節約投資的基礎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計的重要內容，在設計的時(shí)候，豎向承載力應滿(mǎn)足以下規定：①如果建筑樁基設計是甲級，就應該利用單樁靜載試驗來(lái)確定極限承載力；②當樁基設計為乙級，并且具有簡(jiǎn)單的地質(zhì)條件，就可以參照類(lèi)似的工程條件進(jìn)行樁基設計，同時(shí)還應該結合相應的原位試驗等加以綜合確定；③如果樁基為丙級時(shí)，就可以根據經(jīng)驗參數及原位測試等方式來(lái)進(jìn)行確定。（2）極限端阻力、極限側阻力、單樁豎向極限承載力標準值應按下列規定確定：①例如一般的樁基承載力可根據規范來(lái)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，還可以根據巖基平板載荷試驗確定；③通常情況下，樁的極限側阻力及阻力可通過(guò)預埋測試元件的方式通過(guò)靜載試驗確定。與此同時(shí)還可以建立標準值與參數之間的經(jīng)驗曲線(xiàn)，最終根據這些經(jīng)驗參數法確定單樁豎向極限承載力。
4、樁項作用效應計算。如果是普通建筑物或是較小荷載的高層建筑，在進(jìn)行樁基設計時(shí)就應考慮到柱、墻等在基樁的樁頂所產(chǎn)生的作用效應，對豎向力及水平力所產(chǎn)生的影響進(jìn)行考慮；然而如果是需要承擔地震荷載的低承臺樁基，就更應該進(jìn)行嚴格規范的驗算了，如果當建筑物位于抗震有利的地段時(shí)就可以不考慮地震帶來(lái)的影響；若是有可能發(fā)生8度及8度以上的建筑物區域或受水平力較大的樁基設計的話(huà)，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，最終達到設計準確、科學(xué)的設計目的。
5、軟弱下臥層驗算。下臥層的壓縮應該按規范要求進(jìn)行，如果是樁距沒(méi)有超過(guò)6d的群樁基礎，那么在樁端持力下所存在的大承載力就應該低于樁端持力層承載力1/3。當考慮樁端硬持力層壓力擴散角影響的情況時(shí)，那么就可以用實(shí)驗來(lái)對其進(jìn)行確認。
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(lèi)型：?jiǎn)螛痘A、群樁基礎。（1）群樁基礎。當遇到力矩較大或水平力的情況時(shí)，首先應考慮由承臺、樁群、土相互作用產(chǎn)生的群樁效應，然后對基樁水平承載力特征值進(jìn)行計算，土體類(lèi)型與承臺底部與地基土之間的摩擦系數有較大關(guān)系，所以在選取時(shí)應該小心謹慎。（2）單樁基礎。它在承擔水平力時(shí)應滿(mǎn)足其特征值的要求，主要有以下規定：①如果是水平荷載為甲級或乙級的建筑樁基時(shí)，那么它的特征值就應通過(guò)單樁水平靜載試驗進(jìn)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(guò)靜載試驗的結果來(lái)獲取地面處水平位移為10mm所對應的荷載的75%為單樁水平承載力特征值；③當遇到配筋率小于0.65%的灌注樁時(shí)，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，首先應分別對樁邊連線(xiàn)、柱邊、變階處所形成的貫通承臺的受剪承載力和斜截面進(jìn)行驗算。如果承臺懸挑邊形成多個(gè)剪切截面時(shí)，那么就應該對每個(gè)斜截面的受剪承載力進(jìn)行驗算。（2）關(guān)于條形承臺梁的彎矩可按照彈性地基梁進(jìn)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(xiàn)不重合時(shí)，首先可以將樁視為不動(dòng)的鉸支座，其次再按連續梁進(jìn)行計算。（3）對于樁基承臺，則應該對其進(jìn)行正截面受彎承載力的計算，配筋和受彎承載力可根據規范規定進(jìn)行。
四、樁基設計中應當注意的問(wèn)題
1、對樁基豎向力及其原理的理解。當樁基與土層之間發(fā)生位移時(shí)，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(zhuān)業(yè)知識。設計者有專(zhuān)門(mén)系統的訓練和學(xué)習的經(jīng)驗，并且能夠懂得理論結合實(shí)際，熟練地運用理論知識，如果對現實(shí)實(shí)際情況做了充分的調查和研究，就可以使道路橋梁樁基設計中的安全系數提到一個(gè)更高的層次。
結束語(yǔ)
道路橋梁樁基的設計包括大量繁瑣的工作，在進(jìn)行設計時(shí)必須對道路橋梁樁基周?chē)氖芰η闆r、最大承載力計算、負摩阻力以及嵌巖深度等多方面內容進(jìn)行細致的分析計算，只有這樣才能夠保證道路橋梁樁基設計更加科學(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 設計要點(diǎn)
城市化建設進(jìn)程的加快，道路橋梁建設作為國家基礎設施建設的重要組成部分，其工程數量日趨增多。道路橋梁設計是一項非常重要的工程，樁基設計是工程設計的重要基礎，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(diǎn)
道路橋梁的樁基部分是進(jìn)行橋梁建設的關(guān)鍵，決定著(zhù)道路橋梁的建設質(zhì)量。樁可以使部分豎向荷載及水平荷載傳遞至地基進(jìn)行承擔，達到減輕負荷的作用。同時(shí)它還具有抗彎能力和一定的剛度，因此由于工程類(lèi)別不同，所以樁基類(lèi)型也存在著(zhù)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(lèi)型：人工挖孔樁、預制樁、沉管灌注樁和鉆孔灌注樁，如果是在基坑支護的工程當中則使用地下連續墻、鉆孔灌注樁和止水攪拌樁，道路橋梁工程一般采用鉆孔灌注樁和鉆埋壓裝樁，在路基處理過(guò)程當中則是采用預應力管樁和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：（1）因為樁基礎具有較大剛度，所以它會(huì )保證上部建筑物發(fā)生較小的沉降，同時(shí)也可以使其能夠均勻的變形，可以更好地滿(mǎn)足其使用要求。（2）因為樁基具有較大抗拔能力和側向剛度，所以它能夠抵抗傾覆力矩和水平力，同時(shí)還能有效減輕地震帶來(lái)的影響，對建筑物的安全起到了保護作用。（3）經(jīng)過(guò)周?chē)橘|(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?chē)耐馏w或基礎，減輕所產(chǎn)生的壓力。從而進(jìn)一步為上部建筑物起到一定的支撐作用，對其穩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(shí)，首先就應該考慮用樁基礎對地基進(jìn)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(guò)液化土層，使其能夠穩定地層，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計要點(diǎn)
1、對樁基豎向承載力的計算。當遇到計算豎向承載力時(shí)，如果樁基承擔軸心荷載，就要保證基樁或復合基樁的豎向力滿(mǎn)足要求，如果承擔偏心豎向荷載時(shí)，那就應該提高其標準；當考慮地震荷載情況時(shí)，那么對其豎向承載力的計算就應做到更加嚴格、仔細。
2、樁長(cháng)、樁型選擇。樁型和樁長(cháng)是樁基設計中必不可少的重要內容，當進(jìn)行選擇時(shí)，首先應該對建筑施工現場(chǎng)的環(huán)境條件進(jìn)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(lèi)型和長(cháng)度進(jìn)行優(yōu)化、調整，使其能夠在節約投資的基礎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計的重要內容，在設計的時(shí)候，豎向承載力應滿(mǎn)足以下規定：①如果建筑樁基設計是甲級，就應該利用單樁靜載試驗來(lái)確定極限承載力；②當樁基設計為乙級，并且具有簡(jiǎn)單的地質(zhì)條件，就可以參照類(lèi)似的工程條件進(jìn)行樁基設計，同時(shí)還應該結合相應的原位試驗等加以綜合確定；③如果樁基為丙級時(shí)，就可以根據經(jīng)驗參數及原位測試等方式來(lái)進(jìn)行確定。（2）極限端阻力、極限側阻力、單樁豎向極限承載力標準值應按下列規定確定：①例如一般的樁基承載力可根據規范來(lái)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，還可以根據巖基平板載荷試驗確定；③通常情況下，樁的極限側阻力及阻力可通過(guò)預埋測試元件的方式通過(guò)靜載試驗確定。與此同時(shí)還可以建立標準值與參數之間的經(jīng)驗曲線(xiàn)，最終根據這些經(jīng)驗參數法確定單樁豎向極限承載力。
4、樁項作用效應計算。如果是普通建筑物或是較小荷載的高層建筑，在進(jìn)行樁基設計時(shí)就應考慮到柱、墻等在基樁的樁頂所產(chǎn)生的作用效應，對豎向力及水平力所產(chǎn)生的影響進(jìn)行考慮；然而如果是需要承擔地震荷載的低承臺樁基，就更應該進(jìn)行嚴格規范的驗算了，如果當建筑物位于抗震有利的地段時(shí)就可以不考慮地震帶來(lái)的影響；若是有可能發(fā)生8度及8度以上的建筑物區域或受水平力較大的樁基設計的話(huà)，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，最終達到設計準確、科學(xué)的設計目的。
5、軟弱下臥層驗算。下臥層的壓縮應該按規范要求進(jìn)行，如果是樁距沒(méi)有超過(guò)6d的群樁基礎，那么在樁端持力下所存在的大承載力就應該低于樁端持力層承載力1/3。當考慮樁端硬持力層壓力擴散角影響的情況時(shí)，那么就可以用實(shí)驗來(lái)對其進(jìn)行確認。
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(lèi)型：?jiǎn)螛痘A、群樁基礎。（1）群樁基礎。當遇到力矩較大或水平力的情況時(shí)，首先應考慮由承臺、樁群、土相互作用產(chǎn)生的群樁效應，然后對基樁水平承載力特征值進(jìn)行計算，土體類(lèi)型與承臺底部與地基土之間的摩擦系數有較大關(guān)系，所以在選取時(shí)應該小心謹慎。（2）單樁基礎。它在承擔水平力時(shí)應滿(mǎn)足其特征值的要求，主要有以下規定：①如果是水平荷載為甲級或乙級的建筑樁基時(shí)，那么它的特征值就應通過(guò)單樁水平靜載試驗進(jìn)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(guò)靜載試驗的結果來(lái)獲取地面處水平位移為10mm所對應的荷載的75%為單樁水平承載力特征值；③當遇到配筋率小于0.65%的灌注樁時(shí)，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，首先應分別對樁邊連線(xiàn)、柱邊、變階處所形成的貫通承臺的受剪承載力和斜截面進(jìn)行驗算。如果承臺懸挑邊形成多個(gè)剪切截面時(shí)，那么就應該對每個(gè)斜截面的受剪承載力進(jìn)行驗算。（2）關(guān)于條形承臺梁的彎矩可按照彈性地基梁進(jìn)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(xiàn)不重合時(shí)，首先可以將樁視為不動(dòng)的鉸支座，其次再按連續梁進(jìn)行計算。（3）對于樁基承臺，則應該對其進(jìn)行正截面受彎承載力的計算，配筋和受彎承載力可根據規范規定進(jìn)行。
四、樁基設計中應當注意的問(wèn)題
1、對樁基豎向力及其原理的理解。當樁基與土層之間發(fā)生位移時(shí)，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(zhuān)業(yè)知識。設計者有專(zhuān)門(mén)系統的訓練和學(xué)習的經(jīng)驗，并且能夠懂得理論結合實(shí)際，熟練地運用理論知識，如果對現實(shí)實(shí)際情況做了充分的調查和研究，就可以使道路橋梁樁基設計中的安全系數提到一個(gè)更高的層次。
結束語(yǔ)
道路橋梁樁基的設計包括大量繁瑣的工作，在進(jìn)行設計時(shí)必須對道路橋梁樁基周?chē)氖芰η闆r、最大承載力計算、負摩阻力以及嵌巖深度等多方面內容進(jìn)行細致的分析計算，只有這樣才能夠保證道路橋梁樁基設計更加科學(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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