道路橋梁中樁基的作用及其設計分析

于慶楠

【摘要】道路橋梁樁基的設計包括大量繁瑣的工作，在進行設計時必須對道路橋梁樁基周圍的受力情況、最大承載力計算、負摩阻力以及嵌巖深度等多方面內容進行細致的分析計算，只有這樣才能夠保證道路橋梁樁基設計更加科學合理，從而更好的提升道路橋梁的安全性和可靠性。本文首先闡述了樁基的作用及特點、樁基在工程中所起到的具體作用，主要對樁基設計進行了分析和探討，并且樁基設計中應當注意的問題，以供借鑒。

【關鍵詞】道路 橋梁 樁基 設計

道路橋梁作為基礎設施建設的重要組成部分，其設計工作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、樁基的作用及特點

樁可以使部分豎向荷載及水平荷載傳遞至地基進行承擔，達到減輕負荷的作用。同時它還具有抗彎能力和一定的剛度，因此由于工程類別不同，所以樁基類型也存在著很大差別，在普通工業及民用建筑中，主要分為以下幾種樁基類型：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，在路基處理過程當中則是采用預應力管樁和CFG樁等。

二、樁基在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，所以它會保證上部建筑物發生較小的沉降，同時也可以使其能夠均勻的變形，可以更好地滿足其使用要求。2）經過周圍介質與樁基間的相互接觸、摩擦，可以使上覆荷載傳遞給樁體周圍的土體或基礎，減輕所產生的壓力。從而進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。3）如果遇到地下水位較高或水下施工時，首先就應該考慮用樁基礎對地基進行處理，這樣可以使工程具有較好的經濟性。4）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，同時還能有效減輕地震帶來的影響，對建筑物的安全起到了保護作用。5）如果遇到了地基液化的情況，首先可以將樁穿過液化土層，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.樁基設計的分析

1、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，在設計的時候，豎向承載力應滿足以下規定：①如果建筑樁基設計是甲級，就應該利用單樁靜載試驗來確定極限承載力；②當樁基設計為乙級，并且具有簡單的地質條件，就可以參照類似的工程條件進行樁基設計，同時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，就可以根據經驗參數及原位測試等方式來進行確定。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預埋測試元件的方式通過靜載試驗確定。與此同時還可以建立標準值與參數之間的經驗曲線，最終根據這些經驗參數法確定單樁豎向極限承載力。

2、選擇樁長及樁型選擇。樁型和樁長是樁基設計中必不可少的重要內容，當進行選擇時，首先應該對建筑施工現場的環境條件進行勘察，對成樁的樁基對環境可能造成的影響、成樁的可行性、施工工藝、施工工期以及樁基成本等多角度，和對樁基類型和長度進行優化、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、對樁基豎向承載力的計算。當遇到計算豎向承載力時，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足要求，如果承擔偏心豎向荷載時，那就應該提高其標準；當考慮地震荷載情況時，那么對其豎向承載力的計算就應做到更加嚴格、仔細。

4、軟弱下臥層驗算。下臥層的壓縮應該按規范要求進行，如果是樁距沒有超過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，那么就可以用實驗來對其進行確認。

5、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，在進行樁基設計時就應考慮到柱、墻等在基樁的樁頂所產生的作用效應，對豎向力及水平力所產生的影響進行考慮；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就可以不考慮地震帶來的影響；若是有可能發生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，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、科學的設計目的。

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，可分為兩種類型：單樁基礎、群樁基礎。1）群樁基礎。當遇到力矩較大或水平力的情況時，首先應考慮由承臺、樁群、土相互作用產生的群樁效應，然后對基樁水平承載力特征值進行計算，土體類型與承臺底部與地基土之間的摩擦系數有較大關系，所以在選取時應該小心謹慎。2）單樁基礎。它在承擔水平力時應滿足其特征值的要求，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，那么它的特征值就應通過單樁水平靜載試驗進行確定：② 然而對于那些樁身配筋率不小于0.65%的混凝土灌注樁，就可以通過靜載試驗的結果來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，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、柱邊、變階處所形成的貫通承臺的受剪承載力和斜截面進行驗算。如果承臺懸挑邊形成多個剪切截面時，那么就應該對每個斜截面的受剪承載力進行驗算。2）關于條形承臺梁的彎矩可按照彈性地基梁進行分析計算；如果遇到樁端持力層較為深厚巖體堅硬且樁柱軸線不重合時，首先可以將樁視為不動的鉸支座，其次再按連續梁進行計算。3）對于樁基承臺，則應該對其進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行。

四、樁基設計中應當注意的問題

1、對樁基豎向力及其原理的理解。當樁基與土層之間發生位移時，由于地球所產生的引力作用，樁基受的力一定是朝下方的，所以樁基與土層之間產生了相對的位移，最終形成了剪刀。

2、具備豐富的專業知識。設計者有專門系統的訓練和學習的經驗，并且能夠懂得理論結合實際，熟練地運用理論知識，如果對現實實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更高的層次。

結束語

道路橋梁設計是一項非常重要的工程，樁基是工程設計的重要基礎，因此不僅要了解樁基豎向力所產生的樁基負摩阻力，機理和原因，更要懂得如何計算負摩擦力。只有這樣才能夠保證道路橋梁樁基設計更加科學合理，從而更好的提升道路橋梁的安全性和可靠性。

參考文獻：

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[2] 史梁.道路橋梁樁基設計問題初探[J].中國新技術新產品，2011，（21）.