关于桥梁设计中的桩基设计分析

关于桥梁设计中的桩基设计分析

陈建 戴厚军

安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司 安徽 合肥 230000

摘要：在桥梁设计中桩基是重要结构，并且还连接上下结构，因此桩基需要承受桥梁的荷载，此过程还需减少桩基和土体之间的发生位移的概率，以此规避桩基下沉情况，因此不难看出桥梁施工的质量直接与运行的安全问题有直接关联，因此桥梁桩基设计需要满足整体的安全性和稳定性需求。基于此，本文对桥梁设计中的桩基设计作出分析，主要从桩基形成机理入手，后续对间距和承载力作出深入分析，最终减少桩基下沉情况，从而优化设计阶段的措施，有效提高桩基的稳定性。

关键词：桥梁设计；桩基设计；承载力

引言：结合当前我国社会发展现状来看，交通项目逐渐增多并且也取得了较大的成就，结合当前我国建设强度可以看出桥梁桩基技术也在逐渐优化。实际的桩基设计是桥梁建设中最为重要的步骤，因此需要专业人员的支持，以此满足工作的基础性需求，最终优化桩基设计的科学性和合理性，从而满足桩基设计过程中的性能需求，有效设计桩基可以满足桥梁的承载能力，最终保证桥梁运行的安全性，减少安全隐患。

1. 桥梁设计中桩基设计的重要性

桥梁是连接城市交通的关键，同时也是城市建设中最为重要的内容，因此需要不断研究桥梁建设，以此满足桩基的设计需求，从而优化桥梁建设质量，为其后续施工奠定良好基础。此时科学的桩基设计可以满足桩基设计的作用，此类设计无法用其他施工工艺所代替，因此桩基设计需要保证施工质量，并且为后续使用奠定基础。此前只有优化桥梁的桩基施工质量，才可保证桥梁的稳定性和承载力，最终优化各类作用力所带来的影响，从而结合实际需求选择不同的桩基。一桩基主要包括端承桩和摩擦桩，此两类桩型可以保证桥梁自身的稳固性，同时端承桩也可以确保桩基可以直接抵达岩石层，并且减少各类反作用力，以此优化自身的承载力，确保桩基自身可以发挥出一定功能性。但是对于摩擦桩而言，此类桩型可以适应的范围较广，并且在使用过程中还可以将其应用在软土层较为厚重的区域，此时可以起到一定摩擦性，因此更减少了人力物力的支持，所以整体施工更为便捷^[1]。端承桩如图1所示。

图1端承桩

2. 桩基竖向力产生机理

桩基承载力需要保证桩基和土体之间的关系，此时在桩基自身重量的基础之上还需确保可以承受一定的承载力，减少桩基位移现象，最终通过土体产生的剪切应变能力，增大剪切力，确保剪切力可以达到一定水平。在剪切力逐渐增强过程中，剪应变需要持续增加自身性能，确保达到一定稳定性后不断增加荷载力，减少桩基承载力的影响作用。此时桩基和土体之间的位移很有可能造成桩身的变形，因此桩底很容易出现沉降问题，此时桩底和桩周成为了变形占比最大的位置，同时桩身也会逐渐减小。一般情况下，桩长需要控制在25m，并且桩径需要控制在1.2m左右，还需满足空心板桩的需求，对于桩身而言，可以满足压缩的需求量可以达到两米。桩底沉降会造成变形，此时还需结合钻孔桩技术，为了减少后续施工中的影响因素，需要结合清孔操作，减少残渣的影响作用，同时清孔工作需要预留二十厘米厚的残渣软弱层。同时桩基自身重量和上部荷载也会造成影响，并且在不断受压时，桩基自身可能也会发生变形，变形范围大概在0.1～0.2m。

3. 桥梁设计中桩基设计的具体要点

1. 软弱下卧层的桩基设计

在持力层的下一层是软弱地基，也可以称之为软弱下卧层。此时基底需要将外力向外进行扩散，在达到软弱下卧层顶面时，应用逐渐减少。针对上述内容可以看出应力需要小于此层才可符合承载力，以此减少软弱下卧层的损坏问题。为了验证软弱下卧层的承载力，相关设计人员需要减少承载力的设计值，让其在达到软弱下卧层后可以有效验算承载力，最终规范设计内容。

2. 桩基竖向的承载设计

在最为基本的桩基设计工作中，桩基的承载力是最为重要的，因此在设计时需要结合竖向力作用，尽可能减少偏移情况。所以在桩基设计中，桥梁需要按照承载实际情况和桥梁的重量分析出可能行驶的车辆重量，在各类压力作用下，桩基自身作用需要得到优化，从而将外力发散到土壤之中。但是如果在外力支持下，很容易造成桩基偏移状态，此时还容易出现岩石等物体的剪切状况。桩基产生位移的情况是自身承受能力和压力之间导致的沉降问题，所以桩基底部会受到地下水的影响，因此让土壤出现问题，所以造成了沉降情况，此时桩基的稳定性会受到影响，所以也会发生安全事故。此时桩基设计需要结合地下水问题做好防水操作，以此保证桩基的底部不受到松动，并且还需满足摩擦桩的作用发挥，从而优化摩擦力，以此控制桩基的稳固性^[2]。

3. 桩基长度及桩型设计

桩基长度需要结合端承桩减少风化现象，此时桩端如果进入了风化状态，泥质岩可能会形成持力层，最终导致风化现象。基于此为了满足相应的要求，设计人员需要在桩端进入到微风化时确保饱和单轴不小于指定范围，最终将其嵌入微风化桩基中。对于摩擦桩的桩长计算方面，桩端需要提高自身的承载能力，以此确保桩底承载力比端桩多出百分之十五。此时如果单桩承载力可以满足允许值的百分之一百，摩擦桩即可发挥出自身功能。此过程中桥梁在桩基设计时，需要匹配桩型和工艺，以此优化荷载性和使用功能，确保施工设备的优化，整体尽可能选择经济性强的工艺和桩型，从而控制成本。

4. 桩顶设计

在实际设计工作中，桩顶标高需要结合实际情况进行分析，同时桩顶的标高应该确保桩头的标高，最终结合各类数据确保桩顶标高的上端部分，此时桩身可能会形成超灌的现象。因此在实际设计中桩顶标高需要控制在-1.5米，所以在开挖时需要在标高位置进行标记，将上述部分不需要的内容刨除在外。因此桩顶设计过程中设计人员需要重视标高问题。

结论：综上所述，在实际设计过程中当地地质情况和桥梁本身需要考虑在设计中，以此规避桩基设计中的各类问题，并且对各类细节内容进行解决。此过程还需保证桩基本身的稳定性，最终保证设计的安全性，此过程还需结合成本进行控制，并且对于整体稳固性而言也需得到保证，最终确保桩基的完整性，所以桥梁在建设时应该明确民生和经济的关系，所以整体需要考虑影响因素，以此优化桥梁设计，最终优化工程质量。

参考文献：

[1]李文武,张驰.填海区淤泥地层盖挖逆作地下结构桩基设计与施工关键技术[J].建筑技术开发,2022,49(06):154-158.

[2]陈景云.关于厚淤泥地质下桩基设计、基坑支护设计及淤泥固化处理[J].中国建筑金属结构,2022(01):88-89.

作者简介：陈建 （1988- ），男， 硕士研究生， 高级工程师， 从事桥梁设计工作。

作者简介：戴厚军（1990-），男，硕士研究生，高级工程师，从事桥梁设计工作。