浅谈城市桥梁桩基设计的一些问题

摘要:随着社会经济的巨大进步，也带动了公路桥梁项目的发展，桩基的设计对于公路桥梁来说极其重要，因此，我们要加强对公路桥梁桩基的设计研究，根据工程实际，不断地进行可续的研究和设计，才能保证工程的质量，更好的造福于社会和人民。本文将从以下几个方面来分析公路桥梁桩基设计应注意的问题。 1桩基的工作原理

桩基作为上部建筑与土层之间的连接部分，由于桩基因为自身的重力方向竖直向下，而上部建筑也会给桩基施加一个向下的压力,这样的话，桩基一定会朝下移动,桩基在向下运动的过程中，会与土层之间发生剪力，当桩基与土层之间相对位移越大的时候,二者之间的剪力也会随之逐渐增大。当这个剪力值达到一个极限值得时候,它就会不再增加,这时候如果载荷继续上升的话，就会由端桩来维续承接这个载荷量，大多数桩基受力的特点都是这样。

2桩基设计类型

桩基设计根据桩侧土的受力性能分为摩擦桩和端承桩。一般情况下覆土厚度较厚,桩基持力层位于土层中,一般按摩擦桩设计，覆土厚度不大,桩基持力层位于中风化或微风化硬质岩层中，一般按端承桩考虑。不过嵌岩桩不一定就是端承桩。当上覆土层厚且强度较高时,桩顶荷载基本上由桩侧摩阻力平衡,传到嵌岩底部的力很小,这时主要呈摩擦桩性状,反之主要呈端承桩性状。国内外150例嵌岩桩试验成果显示:当桩的找径比L/d=1~20时，桩端阻力所占桩顶荷载的比值QP/Q 从100%降至30%;当≥40时，嵌岩桩的端承作用很小,桩端嵌入中、微风化基岩已无实际意义。

3桩基设计考虑的因素 3.1负摩阻力的考虑

桩基的设计中是不是都是只考虑土层对桩基的支撑作用呢，其实不是全部的桩基周边的土层都是起着支撑作用的,当桩侧土相对于桩基发生下沉时,则会产生向下的摩阻力,不但不能成为桩承载力的一部分，反而会变成桩基的外荷载。当遇到以下情况时,应该考虑桩基的负摩阻力:

(1）在桩基附近地面有大量堆载,引起地面沉降。

(2)桩基穿过回填土层进入硬持力层时,由于回填土自重固结时就容易产生负摩阻力，如桥台处路基填土。

(3）由于打桩产生很大的超空隙水压力,打桩停止后桩周土固结作用或其他原因引起的地下水下降造成的负摩阻力。负摩阻力的计算在《公路桥涵地基与基础设计规范》中也没有提及,但是我们可以参考《基础工程教科书》中的计算公式来进行计算:负摩阻力N= u >qnili,其中.li 为中性点(负摩阻力为零的点为中性点，即桩侧土相对桩身无相对位移的点)以上各土层的厚度，qni为与li对应的各土层与桩侧负摩阻力计算值。当计算值大于正摩阻力时,取正摩阻力值。qni= B (p+ri*zi)，其中β为负摩阻力系数,p为地面均布荷载,ri第i层土层底以上桩周土按厚度计算的加权平均浮重度，zi为自地面起算的第i层土中点深度。

3.2嵌岩深度和桩端持力层厚度

在公路桥粱桩基设计时,经常会遇到两层软弱土层中间需要穿过一层具有一定厚度和强度的岩石层的情况。如果这一岩石层的强度无法满足桩基对持力层的强度要求,那么就必须要求桩基穿过这一岩石层。通常这种情况下,岩石层的厚度可以利用以下几个方面的内容来确定:(1）不考虑桩身周围覆盖的土层侧阻力，在嵌岩灌注桩的周边嵌入完整或较完整的未风化、微风化以及中风化硬质岩体的最小深度，按构造要求0.5m;（2)要求桩底以下3倍桩径范围内没有软弱夹层、洞隙以及断裂带分布;(3）在桩端应力扩散范围内没有岩体临空面。为了保证桩基设计的经济性与合理性,应结合经验值与试算数值,来确定嵌岩深度和桩端持力层的厚度。

4桩基配筋计算

桩基计算时,首先应确定桥梁上部荷载传下来的外力,(包括轴力、弯矩、剪力)，有时还应考虑负摩阻力的影响。然后再计算各桩的内力及其分布规律。一般情况下都是将地基土视作弹性介质，把桩视为这种弹性变形介质中的梁,在程序计算中采用土弹簧的约束条件来模拟桩基受力，等代土弹簧的刚度采用表征土介质弹性值m的参数来计算,通过这样的模型来模拟目前最通用的“m”法计算桩基的方法。通过计算,确定桩基的弯矩变化形式,摩擦桩时,桩基的弯矩逐渐变大后达到一个峰值后,逐渐衰减,最后变为0。端承桩则考虑桩基底是受锚固的,桩基弯矩达到峰值后不衰减,

从达到峰值到桩基底部弯矩均为最大值。根据弯矩图的形式。在设计中摩擦桩通常有两种钢筋布置方式。一种是根据最大

弯矩处进行配筋。从桩顶一直伸到最大弯矩一半处下一定锚固长度位置,减少一半配筋再一直伸至弯矩为零下一定锚固长位置,再下为素混凝土段,对于软基,桩主筋最好穿过软土层。另一种是将基桩主筋一半部分一直伸到桩底,不设素混凝土段。从桩体受力和节省工程费用以及发生事故处理的难度来看,前一种更合理。这是因为:由于桩基较长一段不设钢筋,比后者节省了部分钢筋;底部断桩时，钢筋笼拔出后，可原孔再钻,减少扁担桩发生机率。但是,第二种配筋方式可以减小施工难度,桩基灌注混凝土时,钢筋笼的定位是十分重要的，钢筋布置到桩底，易于固定钢筋笼。对于端承桩,则应该将需要抵抗最大弯矩的钢筋全部配置到底,中间不折断或减少。

5结语

总之，桥梁桩基的设计包括大量繁琐的工作,桩基的设计对于桥梁来说极其重要，因此,我们要加强对桥梁桩基的设计研究,不断的提高设计的科学性和合理性,从而提高桥梁的施工质量。

参考文献

[1]魏进,王晓谋．《基础工程》课程教学改革与研究[J.陕西教育:高教，2009( 12):30-31.

[2]公路桥涵地基与基础设计规范:JTG D63-2007 [s].