衛星灌區干渠橋樁抗凍拔穩定和強度驗算分析

王志遠，夏鳳蘭

(1.黑龍江省中部引嫩工程管理處，黑龍江 齊齊哈爾 161006；2.齊齊哈爾市水利勘測設計研究院，黑龍江 齊齊哈爾 161006)

衛星灌區干渠橋樁抗凍拔穩定和強度驗算分析

王志遠1，夏鳳蘭2

(1.黑龍江省中部引嫩工程管理處，黑龍江 齊齊哈爾 161006；2.齊齊哈爾市水利勘測設計研究院，黑龍江 齊齊哈爾 161006)

訥謨爾河衛星干渠共設交通橋6座，樁號為4+489、5+257、5+465、6+643、11+785、12+400。交通橋基礎采用鉆孔灌注樁，蓋梁為雙懸臂梁，橋面板為整體式簡支板，橋上設人行橋、混凝土欄桿，橋面兩端設擋土板，橋兩側引道與原路面連接。文章對干渠橋進行抗凍拔穩定和強度驗算，保證工程安全。

灌注樁橋；樁基礎；抗凍拔穩定；基礎承載力

1 工程布置

訥謨爾河衛星干渠共設交通橋6座，樁號為4+489、5+257、5+465、6+643、11+785、12+400。交通橋基礎采用鉆孔灌注樁，蓋梁為雙懸臂梁，橋面板為整體式簡支板，橋上設人行橋、混凝土欄桿，橋面兩端設擋土板，橋兩側引道與原路面連接。橋跨徑4+489為3×8.0m，其他為2×6.5m。

橋梁結構

1)樁：橋樁為鉆孔灌注樁，臺柱深20m，墩柱深21m，樁徑0.8m。

2)蓋梁：蓋梁為雙懸臂梁，蓋梁斷面為0.9×0.9m。

3)橋面及鋪裝：橋面板為現澆鋼筋混凝土整體式簡支板，板厚為0.36m，人行道板寬0.75m，厚0.28m，每塊橋面板設2個排水孔，孔徑為40mm，鋪裝層厚度為0.035-0.07m，橋面坡度為1%，鋪裝層為與橋面相同的混凝土結構。橋面與蓋梁之間鋪1cm厚油氈紙，橋面之間設伸縮縫，縫間填2cm厚瀝青木板。

4)擋土板：擋土板為L型結構，寬度與橋面板同寬，深2.0m，厚度為0.3m，設錨固鋼筋與蓋梁相連。

5)引道：引道坡比為3%，引道路面結構與原路面相同。

6)防凍措施：樁柱在填土高度2.4m、柱周圍0.5m范圍內回填中粗砂，擋土板外側、下面水撼砂，蓋梁下面與溝坡之間留空隙，避免樁柱、擋土板凍拔。

2 灌注樁橋樁基礎抗凍拔穩定計算

計算采用《水工建筑物抗冰凍設計規范》(SL211—2006)規定的方法進行計算。

2.1 設計凍深

Zd=ψdψwZm

(1)

式中：Zm為實測歷年最大凍深，Zm=2.30m；ψd為日照及遮蔭程度影響系數；ψd=α+(1-α)ψi；α取0.79，ψi取1.05，ψd=0.79+(1-0.79)×1.05=1.01；ψω為地下水影響系數。

β取0.79，Zwo=3.0，Zwi=2.0，Zd=2.18m

2.2 基礎所受的總切向凍脹力標準值

Tτ=ψeψrτtUZd

(2)

式中：Tτ為總切向凍脹力，kN；τt為單位切向凍脹力，kPa；U為凍土層內基礎橫截面周長，m；Zd為基側土的設計凍深，m；ψe為有效凍深系數；ψr為凍層內樁壁糙度系數。

2.3 樁基礎的抗凍拔穩定安全系數Kd

(3)

式中：Kd為樁基礎抗凍拔穩定安全系數，其最小安全系數值應≥1.1；P為作用于樁頂的恒載，kN；G為樁自重，kN；Fs為凍層以下基礎與暖土之間的總摩阻力，kN；Tτ為總切向凍脹力，kN[1]。

2.4 基礎側壁與暖土之間的總摩阻力

Fs=0.4∑(fsiZiUi)

(4)

式中：Fs為凍層以下基礎與暖土之間的總摩阻力，kN；fsi為凍結層以下基礎側壁與各層暖土之間的單位極限摩阻力，kPa；Zi為凍結層以下基礎側壁與各層暖土間的接觸長度，m；Ui為凍結層以下各暖土層范圍內基礎截面的平均周長，m。計算結果見表1。

3 灌注樁橋樁基礎承載力計算

計算采用《公路橋涵地基與基礎設計規范》(JTG D63—2007)規定的方法進行計算。

單樁軸向受壓承載力容許值

(5)

式中：[Ra]為單樁軸向受壓承載力容許值，kN；u為樁身周長，m；Ap為樁端截面面積，m2；n為土的層數；li為承臺底面或局部沖刷線以下各土層的厚度，m；qik為與li對應的各土層與樁側的摩阻力標準值，kPa；qr為樁端處土的承載力容許值，kPa[3]。

計算各樁直徑均為0.8m，樁身周長u=2.51m，樁端截面面積Ap=0.5m2。

計算結果見表1。

表1 計算結果統計表

[1]嘉曉輝，鄭春溪，石明宇.尼爾基內蒙古灌區生產橋樁基礎埋置深度確定[J].內蒙古水利，2015(01)：55.

[2]王海鵬，單煒，王平，等.季凍區摩擦單樁承載能力計算分析[J].長安大學學報：自然科學版，2011(02)：52-56.

1007-7596(2016)11-0073-02

2016-10-16

王志遠(1967-)，男，黑龍江齊齊哈爾人，工程師；夏鳳蘭(1972-)，女，黑龍江省齊齊哈爾人，工程師。

U443.15

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