某橋梁基礎的咬合樁加固方案應用效果分析

2025-07-03 00:00:00盧詩婷

西部交通科技 2025年1期

中圖分類號：U443.15 文獻標識碼：A DOl：10.13282/j.cnki.wccst.2025.01.056

文章編號：1673-4874（2025）01-0192-03

0 引言

橋梁樁基礎的運營環境復雜，長期受河水沖蝕作用，極易產生質量病害，必須定期實施修復處理，以有效保障橋梁運營安全。橋梁基礎病害治理時常采用咬合樁實施加固，其具有施工簡便、成本低、工期短等優勢，可顯著增強橋梁基礎整體穩定性，減小基礎沉降變形，且對橋梁結構擾動較小，具有良好的綜合效益。為此，本文結合某橋梁基礎加固實例，系統分析了咬合樁加固技術及其應用效果，以期能有效提升橋梁基礎加固水平，保證橋梁結構使用安全。

1工程概況

某鋼筋混凝土拱橋的設計長度為645.5m，其中墩位于河道內，長期遭受河流沖蝕作用，橋墩及底部樁基出現了嚴重沖蝕破壞，影響橋梁結構整體使用安全，經綜合研判，決定通過咬合樁方案對橋梁基礎實施維修加固2?？辈榻Y果顯示，墩周邊土質以砂卵層及粉砂層為主，其分布深度分別為5.5m和5. 4m ，以粉砂層為持力層。根據該橋梁實際情況，咬合樁選用I類、Ⅱ類兩種類型，樁長為 12.0m ，樁徑為 1.0m ，咬合寬度為0.2m。咬合樁布設形式見圖1。

2有限元模型的建立

2.1 模型的建立

使用PLAXIS軟件構建橋梁基礎及土體數值模型（見圖2），土體模型長 × 寬 × 高。橋梁基礎采用實體單元進行模擬，咬合樁采用板單元進行模擬，樁長為 12.0m ，樁徑為 1.0m ，咬合寬度為 0.2m 。為方便求解，基于等剛度理論，可將咬合樁等效為厚度為0.89m的地連墻實施模擬計算。IⅡ類樁強度等級均為C30，橋梁墩臺、基礎強度等級均為。

2.2 參數賦值

各土層結構與混凝土材料相關性能指標4如表1和表2所示。

2.3數值模分析

本研究的數值模擬主要包括6個階段，詳細模擬流程見圖3。第階段表示咬合樁的施作過程，第6階段表示最不利條件模擬過程，即持力層頂部基礎呈脫空狀態[5]。

3咬合樁加固效果分析

3.1各施工階段樁體位移情況

為全面了解咬合樁施作階段樁體位移變化情況，通過數值模擬分析得到第階段樁體位移曲線，見圖4。

由圖4可知：（1）咬合樁施作第3階段，無橫向力作用，此時樁體橫向變形幾乎為0；（2）咬合樁施作第4階段，樁體受到土體側壓力作用，其橫向變形由下而上逐漸增大，其中樁頂處橫向變形最大，其值為1.86mm；（3）咬合樁施作第5階段，樁體橫向位移變化曲線與第4階段大致相同；（4）咬合樁施作第6階段，即在最不利條件下，樁體橫向位移顯著增加，最大位移出現在樁頂位置，其值為7 。按照相關技術標準要求，樁頂最大允許變形為 10m m ，因此各施工階段樁體橫向位移均未超過標準容許值，完全滿足施工規范要求。

3.2咬合樁內力分析

為探究咬合樁力學性能能否滿足實際施工需求，通過數值模型對樁體受力情況進行模擬分析。為簡化計算，僅對第6階段最不利條件下樁體受力進行計算分析，通過模擬計算得到第6階段樁體彎矩變化規律，見圖。

由圖5可知：由樁體底部至頂部彎矩呈現先增后減的變化趨勢，其中彎矩最大處位于樁頂下方7.65m部位，其值為526.

按照現行《混凝土樁基設計規范》基本要求，環形截面混凝土樁承載力為：

該橋梁項目所用咬合樁IⅡ類樁鋼筋型號均為HRB400，通過數值計算獲得樁體彎矩容許值，見表3。

通過數值模擬計算，獲得樁基等效地連墻剪力容許值為560.8KN。根據相關計算理論，對樁體剪力標準值實施計算，獲得IⅡ類樁標準剪力值如下：

通過計算得到咬合樁剪力容許值，見表4。

由表3和表4可知：IⅡ類樁抗彎安全系數分別為2.5和2.60，抗剪安全系數分別為2.06和2.12，完全滿足安全系數 =2.0 的標準要求，充分表明樁基具有優良的抗彎、抗剪能力[9]。

3.3各階段橋梁基礎沉降變形情況

通過數值模擬分析，獲得樁基施作期間橋梁基礎沉降變形規律，見圖6。

由圖6可知：（1）咬合樁施作第3階段，橋梁基礎產生沉降較小，其沉降量僅為""；（2）咬合樁施作第4、第5階段，橋梁基礎產生沉降差別不大，其沉降量依次為7.02mm和7.03mm；（3）咬合樁施作第6階段，即在最不利條件下，橋梁基礎產生的沉降最大，其沉降量達"。由此可見，咬合樁施作階段，橋梁基礎產生的最大沉降為""，最不利條件下其沉降仍未超出 11.0m m ，整體沉降較小，表明咬合樁施作對現狀橋梁結構干擾不大。