橋梁樁基礎(chǔ)抗震性能分析

鞏向恩

中國建筑第五工程局有限公司，遼寧 沈陽 110000

橋梁樁基礎(chǔ)對于一個橋梁工程而言非常重要，如果樁基礎(chǔ)穩(wěn)定性達不到要求，橋梁就很容易出現(xiàn)各種問題，引發(fā)一系列安全事故。遇到地震災(zāi)害時，橋梁樁基礎(chǔ)的抗震性能會發(fā)揮很大的作用。為了應(yīng)對極端情況，提升橋梁應(yīng)用安全性，相關(guān)工作人員需要從實際應(yīng)用著手，做好橋梁樁基礎(chǔ)施工，提高橋梁樁基礎(chǔ)的抗震性能。

1 橋梁樁基礎(chǔ)概述

在橋梁工程建設(shè)中，埋入土中的柱形桿件即樁，而樁基礎(chǔ)指的是基樁和承臺組成的施工部分。橋梁樁基礎(chǔ)包括橋梁下部結(jié)構(gòu)和地基接觸這一塊區(qū)域，需要能夠承受上部荷載并將荷載傳遞到下部結(jié)構(gòu)。施工單位在施工過程中需要避免水平變位或者不均勻沉降的情況出現(xiàn)。在進行分類時，橋梁基礎(chǔ)可大致分為淺基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)，二者埋入土中的深度不一樣，深度不足5m為淺基礎(chǔ)，深度大于5m為深基礎(chǔ)。在實際應(yīng)用中，橋梁樁基礎(chǔ)施工的深度決定了其復(fù)雜程度。淺基礎(chǔ)施工比較簡單，深基礎(chǔ)施工比較復(fù)雜。通常而言，橋梁樁基礎(chǔ)施工可以用于土質(zhì)深厚的區(qū)域，并且能夠進行機械化施工，整個施工速度非常快，具有經(jīng)濟實用價值。在進行樁基礎(chǔ)施工時，相關(guān)工作人員需要從各個層面著手提高建筑材料的耐腐蝕性，合理選擇適用材料。

2 橋梁震害問題概述

我國橋梁樁基礎(chǔ)震害情況有幾個比較突出的特定內(nèi)容，比如砂層液化導(dǎo)致橋梁樁基礎(chǔ)承載能力缺失，進一步引發(fā)橋臺和橋墩下沉、變形、偏轉(zhuǎn)、移動，帶來很多負面的影響。工作人員需要從各個層面著手，避免橋梁受到侵蝕。相關(guān)施工單位的工作人員要結(jié)合實際情況做好工作調(diào)整，避免砂層出現(xiàn)液化。一旦出現(xiàn)砂層液化，橋梁支撐地基的承載能力就會越來越差，一步步喪失承載能力，出現(xiàn)滑動變形、沉降等問題。橋臺橋墩很容易出現(xiàn)滑動變形，這也會導(dǎo)致出現(xiàn)很多嚴重的后果，讓橋梁構(gòu)件失效。我國橋梁樁基使用了混凝土結(jié)構(gòu)及磚砌橋墩支撐體系，隨著時間的推移，混凝土及磚砌橋墩因為裸露狀態(tài)不斷受到自然的侵襲，一步步風化，變成粉塵，如果不加注意，很容易出現(xiàn)掉落的情況。另外，橋梁上部體系有時會出現(xiàn)和橋臺橋墩對應(yīng)不上、錯位的情況，一旦出現(xiàn)錯位，橋臺、橋墩的承載力就會大幅度降低，甚至導(dǎo)致橋身支撐處斷裂，引發(fā)非常嚴重的后果。加上部分砂層很容易出現(xiàn)不均勻的情況，進一步導(dǎo)致橋面出現(xiàn)起伏甚至拱圈拉裂的情況，嚴重影響橋梁的應(yīng)用安全性。

3 橋梁樁基礎(chǔ)抗震效果現(xiàn)狀

我國大部分橋梁都有性能比較好的樁基礎(chǔ)，可以承受劇烈震動，有一定的震害防范效果。土體是支撐橋梁的關(guān)鍵，當土體足夠堅固時，其對應(yīng)的抗震效果就越好，而如果土體受到沙化等因素的影響，對應(yīng)的基礎(chǔ)抗震效果也會變差。在此情形下，樁基礎(chǔ)是非常重要的支撐體系，能夠發(fā)揮支撐、抗震的作用。相關(guān)工作人員需要在此過程中明確樁基礎(chǔ)會受到的各類影響，分析樁基礎(chǔ)可能會對橋梁上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響，及時發(fā)現(xiàn)可能存在的問題。一般而言，土體沉降、傾斜、斷裂及滑動均會影響橋梁樁基礎(chǔ)。如果土體出現(xiàn)振動，相關(guān)工作人員需要采取合理的措施進行處理，采用加固橋梁樁基礎(chǔ)及加長橋梁樁基礎(chǔ)的辦法穩(wěn)定橋梁樁基礎(chǔ)，讓橋梁樁基礎(chǔ)可以深入土層，并保證其穩(wěn)定性。地震發(fā)生時，橋梁結(jié)構(gòu)會受到很多因素的影響，相關(guān)工作人員要結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)進行抗震性能設(shè)計，保證承臺可以有更好的應(yīng)用效果。另外，注意做好填土打?qū)嵐ぷ鳎瑥娀A(chǔ)負載力度，提高橋梁的抗震性。

4 地震中橋梁液化地基的樁基礎(chǔ)設(shè)計及計算

4.1 液化地基中的樁基礎(chǔ)

施工單位在液化地基的過程中會用到樁體來穿透組織，當樁體穩(wěn)定在土層中時，就可以顯著提高橋梁樁基礎(chǔ)的抗震性能，讓橋梁的穩(wěn)定性得到更好的保障。如果樁體埋土深度不大于2.5/a（a為土體變形系數(shù)），那么其對應(yīng)的剛性就比較大，工作人員可以通過計算發(fā)現(xiàn)其周圍結(jié)構(gòu)密實，并且上層的薄土層也可以發(fā)揮一些減震的作用；而如果埋土的深度大于5/a，工作人員可以把液化土層當作無效土層。

4.2 樁基礎(chǔ)應(yīng)力計算

（1）橋梁樁基礎(chǔ)的垂直承載力計算。地震時樁的承載力計算非常復(fù)雜，地下土層會出現(xiàn)非常劇烈的物理力學(xué)性質(zhì)的變化，強度指標也會因此而大幅度降低，同時地基的變形也會顯著增加。地震對地基產(chǎn)生的實際影響與不同土層地質(zhì)的性質(zhì)、地震的等級等內(nèi)容有關(guān)，地震時間的長短也會給橋梁樁基礎(chǔ)帶來不同的影響。從垂直承載力計算的方向來看，地震災(zāi)害對支撐樁的影響是相對較輕的，對摩擦為主的樁的影響卻比較大。地震荷載是一種特殊核載，因此工作人員在進行靜力計算時，要考慮各個因素對承載力的影響。

（2）橋梁樁基礎(chǔ)的水平地震力計算。地震力屬于隨機荷載，光動力反應(yīng)的復(fù)雜程度會因地震而變得更加復(fù)雜。相關(guān)工作人員可使用M法和準靜力法開展計算工作，簡化動力學(xué)問題，然后進行合理推演。使用準靜力法時，樁基礎(chǔ)會受到上部結(jié)構(gòu)水平慣力的影響，因此相關(guān)工作人員需要在此過程中做好水平慣力的簡化工作，保證樁頂?shù)淖饔昧梢哉嬲l(fā)揮出對應(yīng)的效果。

5 橋梁樁基礎(chǔ)抗震性能的優(yōu)化對策

相關(guān)工作人員在進行設(shè)計時，必須保證所有的參數(shù)和指標都符合抗震設(shè)計規(guī)范，并根據(jù)工程自身的特點及所處區(qū)域的地理環(huán)境采取具有針對性的抗震措施。如果是小型橋梁工程，那么在進行設(shè)計時復(fù)雜程度不高，設(shè)計人員只需要根據(jù)相關(guān)的設(shè)計規(guī)范進行設(shè)計即可；而如果是做大型甚至特大型橋梁工程建設(shè)，則必須分析研究動力性能的合理性，進行動力學(xué)科學(xué)分析，在各項數(shù)據(jù)的支撐的情況下進行嚴謹?shù)脑O(shè)計，保證橋梁樁基條件及支撐荷載滿足其實際應(yīng)用的需求。設(shè)計人員在進行設(shè)計施工時，需要保證設(shè)計方案能夠與實際相符，讓設(shè)計的結(jié)構(gòu)可以真正落地，并降低地震災(zāi)害給橋梁帶來的負面影響；還要優(yōu)先考慮堅固性、穩(wěn)定性較強的地基，并以此為基礎(chǔ)提升橋梁抗震性能。

施工單位必須保證抗震設(shè)計符合應(yīng)用規(guī)范，強調(diào)抗震設(shè)計的原則，防止強震后橋梁坍塌。相關(guān)設(shè)計人員需要從抗震性能的實際應(yīng)用著手，做好橋梁樁基礎(chǔ)的設(shè)計，降低設(shè)計中材料組件破損的概率。從以往的經(jīng)驗來看，橋梁事故發(fā)生的主要原因是地基無法保持平衡，穩(wěn)固性受種種因素的影響而遭到破壞，因此相關(guān)工作人員要合理選擇橋位，避開活動斷層及其周圍鄰近地段，盡可能使橋梁建設(shè)處于安全區(qū)域，遠離滑坡或者古河道等地方。

6 結(jié)束語

綜上所述，橋梁樁基礎(chǔ)施工涉及的內(nèi)容有很多，要想提升橋梁樁基礎(chǔ)的抗震性能，相關(guān)設(shè)計人員必須具有較高的專業(yè)技術(shù)水平，要能夠從實際應(yīng)用著手來提升橋梁樁基礎(chǔ)的抗震效果。此外，設(shè)計人員在設(shè)計過程中一定要準確計算各項參數(shù)，注意分析發(fā)生地震時橋梁樁基可能面臨的各種情況，并根據(jù)垂直承載力和水平地震力的情況開展設(shè)計，做好樁基礎(chǔ)的控制工作，采取合適的對策降低負面因素給橋梁樁基礎(chǔ)施工帶來的影響。