桩基沉降在公路桥梁工程设计中的作用微探

来源:用户上传      作者:

　　摘 要 钻孔灌注桩具有后期支撑作用稳定性高、承载能力强的特点，所以对于上部结构荷载较大的公路桥梁而言，钻孔灌注桩是大部分公路工程的首选。要保证工程的造价、质量、工期及工程的使用寿命，就必须充分考虑公路桥梁桩基沉降的设计是否符合工程情况。笔者结合自身工作经验，就公路桥梁工程设计中的桩基沉降问题进行探讨。
　　关键词 桩基沉降;公路桥梁工程设计;作用
　　引言
　　生活水平的不断提升，带动了人们对交通行业的需求，国家公共基础设施项目建设中，交通运输占据了较大的比重。因此如何保证公路桥梁项目质量，已经成为相关工作人员迫切需要解决的问题。以当前基础沉降技术发展的情况为基础，结合公路桥梁工程设计细节，讨论如何将桩基沉降融入公路桥梁工程项目设计中，提升项目设计质量与后续使用质量。
　　1 桩基沉降原因
　　1.1 摩擦型群桩原因
　　摩擦桩群和端承桩群均有可能会产生沉降，而且沉降产生的原因存在一定的差异性，想要详细的分析出沉降产生的原因难度较大。在对端承型群桩进行全面分析的过程中，可发现单桩和承台二者之间、单桩和单桩之间会存在一定的综合作用力，这些综合作用力会比较小，而且伴随一些相互作用力，所以可以忽略不计。对摩擦桩群进行分析时，必须要多关注单桩和单桩相互之间的影响，因为荷载重量主要传递方式是通过摩擦的形式进行传递，所以这种摩擦下单桩相互之间的影响比较重要[1]。不同的单桩相互之间以及不同的桩端土层相互之间都有可能会出现重叠应力的问题，导致桩基相互之间摩擦能力与桩基相互之间的承载能力相互影响。在对群桩承载能力强度进行研究时，不能只将目光集中在单桩承载力相互叠加方面，也要多关注一些桩体间的干扰与影响。
　　1.2 端承型群桩沉降
　　公路桥梁工程中的桩群结构类型有很多，其中出现频率最高的是端承型桩群。组成部分主要是端承桩，因此，刚硬性极强的持力层成为这种桩群结构最显著的特点。端承型樁群正式投入使用后，能够长时间承受巨大的重量，能够利用不同的承台将重量分散输送到各个群桩地下层。这种承力模式不仅能让桩体对自身承载的重量进行有效控制，还能在一定程度上提升桩体的承载强度。桩底部位四周土层的坚固度与群桩沉降现象有直接的联系，而上述方法可以有效增加土层坚固度，极大地降低端桩刺入土层或者桩体发生沉降的概率。
　　2 桩基沉降在公路桥梁工程设计中的作用分析
　　2.1 单项压缩分层综合工作方法
　　单项压缩分层综合工作方法通常情况下，都是先从周边的土层入手，并对目标进行全方位计算，以此来确定不同层内的沉降总量。在对桩基础进行设计的过程中，这种基础性的沉降计算方法一般会在大直径单桩当中使用。从宏观的角度来看，桩基侧边的阻力比较小，而且桩基底部半径相对较大，可以通过单项压缩分层综合的方式，来对整体的沉降量进行计算[2]。比如在对深基条件进行计算时，一般会通过明氏应力法来对其进行计算，推算出整体的沉降量。利用分层综合计算的模式来对单桩沉降量进行计算，并考虑到压缩层的运行状态，给出具体的问题解决方式。
　　2.2 单桩沉降设计方式
　　通过剪切变形法对其进行设计，剪切变形法使用的基本前提，就是要先确定桩体之间不会发生任何的变形或者出现任何原因的相对位移。如果桩体自身土体的上、下层之间没有出现相对明显的位移，则可以忽略掉桩端阻力对桩体产生的影响。如果经过观察发现单桩出现沉降，而且沉降度已经达到某个临界点S，则土体也必然会随之产生沉降，并伴随剪切的状况。如果将其移动到指定位置，剪切应力也会随之发生传递，剪切应力在传递时，会沿着径向的路径来向着外侧进行传递。如果这一剪切应力传递到某个点上，则该点区域剪切数值会明显变小，在对其进行计算时，可以忽略掉该点的剪切值。
　　除了上述条件外，还要先假定该区域内发生的所有剪切情况都可以满足弹性性质需求，因为剪切应力与位移呈现的是正比例的关系，并且在和桩轴距离不远的位置还有土体单位，可以判定土体单位竖向位移情况为s，且水平位移不会发生较大的变化，所以整个计算过程中，这些方面的参数可以忽略掉不予计算。在该情况下，土体单元剪切应力与土体单元的剪切应变可以变化成更加满足当前项目施工要求的形式，并利用Gs来表示土体健全状态下的全模量[3]。如果α代表了土体实际单元长度，则桩体的半径可以通过r0来表示，桩体侧边的阻力可以通过qn来表示，按照平衡条件，对S进行计算，求得S=τ0r0/Gs·rm/r0该等式当中，rm代表了单桩实际测量半径。
　　2.3 对整个群桩沉降情况的分析
　　运用Peck、Terzaghi等人提出的分析模式，即以探究桩间土之间存在压缩变形的可能性为目的改变假想实体基础底面的位置，Peck曾建议在桩端平面以上的高度放置假想实体的基础底面，选定桩长1/3的位置，或者在桩柱穿过软弱土层进入坚硬土层的1/3持力层深度进行选定，但是影响假想基底位置变动的因素有很多，而这种方式没有考虑全面，所以这种方法在实际应用中并不能系统地反映问题。TonlLLnson等人建立的模式是通过扩散或增大实体基础底面积，来分析桩群外围总剪应力对桩基沉降的影响，具体操作的关键是从群桩桩顶外围按照一定斜率扩散。由于地基土附加应力的精度与桩基沉降问题的研究有关键性的联系，所以为了进一步提高该作用力地方精度，国内外有关学者在Mindlin公式的基础上，以估算桩基荷载作用为研究方向，开创出了一系列地基附加应力计算法，当中还包括了Mindlm解与Boussinesq解两种方式的对比计算法。
　　3 结束语
　　公路桥梁工程设计中的桩基沉降问题，必须在充分掌握相关理论知识的基础上，结合自身经验和工程实际情况计算，为了保证公路桥梁桩基沉降分析的全面性和科学性，还要善于借助先进的测量技术，尽量避免桥梁工程桩基沉降对后期使用功能的影响。
　　参考文献
　　[1] 李浩.公路桥梁工程设计中桩基沉降问题分析[J].城市建设理论研究（电子版），2017，（30）：164.
　　[2] 高远.公路桥梁工程设计中桩基沉降问题分析[J].智能城市，2017，3（06）：106-107.
　　[3] 周婷婷.桩基沉降控制方法在桥梁设计中的应用分析[J].黑龙江交通科技，2016，39（06）：140，142.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14690576.htm