《桥梁设计计算资料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《桥梁设计计算资料（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一、概述公路桥涵地基与基础设计规范(TJT024-85)和铁路桥涵地基和 基础设计规范(TB10002.5-99)关于嵌岩灌注桩竖向承载力的计算，经多 年大量工程的实践认为存在以下主要问题：1 .嵌岩桩受压容许承载力公式P=(CiUh+C2A) Ra，是在无覆盖土层 的条件下综合了山洞公式、西村公式和前苏联CH200-62规范公式的基 础建立的，并且不考虑桩身弹性压缩和孔底淤泥沉渣的影响，只适用于短 桩。尤其是对于有较厚覆盖层的嵌岩桩，势必造成嵌岩深度过大。2. 上述计算嵌岩桩P的公式完全不计土层及风化岩层的摩阻力过于 保守。设想将入土较长的桩提起，使其下端距嵌岩段(风化岩)底面0.5m， 应
2、按摩擦桩计算，可获得较大的承载力，而按上述嵌岩桩公式计算P=0， 显然是不合理的。所以，从理论上讲，上述规范关于嵌岩桩、支承桩和摩 擦桩在承载力的计算上缺乏连续性，与实际有较大出入。3. 上述规范均要求以新鲜基岩作为桩端持力层是不够合理的。实际上 已有不少桥梁将天然湿度单轴极限抗压强度Ra10MPa的岩层作为桩端持 力层和嵌岩层，并获得成功。现参考港口工程嵌岩桩设计与施工规程(JTJ285-2000)、建筑桩 基技术规范JGJ94-94、建筑地基基础设计规范(GBJ50007-2002)、港 口工程灌注桩设计与施工规程(JTJ248-2001)以及近年来公路桥梁桩基 设计施工方面的经验，编写出
3、嵌岩灌注桩承载力计算的公式供我院设计工 作参考。二、单桩桩顶受压竖向力设计值的计算（一）桩顶为轴心竖向力作用时单桩桩顶竖向力设计值n = n式中：F作用于承台顶的竖向力设计值。设计值二分项系数X标准值。分项系数和其他可变作用效应的组合系数，按公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004第4.1.6条规定取值。G一承台及承台上土重的设计值。当G对结构不利时，分项系数取1.2,有利时取1,在常年地下水以下的部分要扣除浮力。N一承台范围内桩数。（二）桩顶为偏心竖向力作用时单桩桩顶竖向力设计值N= （F+G） /nMxYi/EY2iMXi/EX2iF、G、n意义同前。其他符号参阅图1。图：桃里平面坐标
4、（Z轴通过原前垂直丁如/平面）Mx、My作用于承台底面通过桩群形心0点的X轴、Y轴的弯矩设计值。即Mx的作 用平面为ZOX； My的作用平面为ZOY。X.、Y第i根桩至Y轴、X轴的距离。三、单桩受压竖向承载力应满足的条件（一）桩顶为轴心竖向力作用时应满足rNWR式中：r。一结构重要性系数，按JTG D60-2004第5.1.5条规定取值。N一单桩桩顶竖向力设计值。按式计算。R单桩竖向承载力设计值，计算方法在后面介绍。（二）桩顶为偏心竖向力作用时应满足rNmaxW1.2R式中：Nmax按式计算的单桩最大竖向力设计值。（三）按桩身砼抗压强度控制时应满足rNWfc - R式中：f 一桩身砼轴心抗压强
5、度设计值。对于干处开挖的灌注桩应乘 c以0.9折减系数；采用泥浆护壁或套管护壁灌注桩，应乘以0.8折减系数。A一桩身截面积。（3）、（4）、（5）式应同时满足。四、单桩受压竖向承载力设计值R的计算R=Rcs+Rck+Rcr式中：Rcs一基岩面以上覆盖层侧阻承载力设计值；Rck一嵌岩段侧阻承载力设计值；Rr一桩端基岩端阻承载力设计值。Rcs、Rck、Rcr的计算公式如下：R =p gg f. gfL . / rRj 2& s frch / 七Rcr=g pfrc A/rcr式中：M 一覆盖层桩身周长（m）；M 2一嵌岩段桩身周长（m）；& fj-覆盖层内桩周第i层土的侧阻力系数，当桩径DW1 m
6、时，岩面以上10D范围内覆盖层& fi=0.50.7;10D以上覆盖层& fi=1;当D1m 时，岩面以上10m范围内的覆盖层& =0.50.7, 10m以上覆盖层& =1。 fifi一桩穿过第i层土的厚度。gfi一桩周第i层土的极限侧阻力标准值（kpa）。可按公路桥涵地基 与基础设计规范（JTJ024-85）表4.3.2-1采用，gfi即该表中的T、frc岩石饱和单轴抗压强度标准值（kpa）。对粘土质岩石应取天然湿 度单轴抗压强度标准值。当frc大于桩身砼轴心抗压强度标准值fck时，应 取Lk。hr一桩身嵌入基岩的深度（m）,当hr5d （d为桩径）时，取hr=5d并 将（hr-5d）纳入覆
7、盖层；当岩面倾斜时，应以岩面最低处计算七。A一嵌岩段桩端面积（m2）。rcs-S盖层单桩轴向承载力分项系数，灌注桩取七1.65。rck-嵌岩段侧阻承载力分项系数，rcs=1.71.8。rcr-嵌岩段桩端端阻承载力分项系数，七1.71.8。& s，& p一嵌岩段侧阻力系数、端阻力系数。可按表1采用嵌岩段阻力系数& s，p表表1嵌岩深径比h /dr12345备注&s0.070.0960.0930.0830.070当嵌入中风化岩层 时，表值应乘以0.70.8 系数&p0.720.540.360.180.12表注：强风化岩层不计入h。r五、嵌岩桩计算有关问题的进一步论述1. 试验表明，嵌入未风化、微风
8、化和中风化岩层的桩，嵌入深度为3 倍桩径左右时，轴向承载力发挥最佳，超过5倍桩径时，承载力提高不多， 没有必要嵌岩过深。对于强风化岩层，当其天然湿度单轴极限抗压强度标 准值RaV10MPa时，桩端阻力很小，其竖向承载力主要由侧阻力提供。2. 强风化岩层中桩的侧阻力，原则上可按砂或砾石的侧阻力取用。以 下是一些静载试验成果，可供参考： 三穗至凯里高速公路展架II号大桥桩基静载试验得到：断层破碎带 岩层的实侧极限侧阻力为105.44110.09KPa。岩性为泥质粉砂岩、泥岩、 泥质白云岩，属软质岩，质软、节理发育、岩芯多呈碎块状，遇水浸泡后 极易软化，曝晒后干裂。 某建筑桩基静载试验得到（设计采用
9、值）： 强风化泥质粉砂岩极限侧阻力标准值（即& frc）=200kpa； 中风化钙质粉砂岩极限侧阻力标准值（即& sfrc）=670kpa。 湖北翟家河大桥（主跨160m连续刚构）桩基极限侧阻力（即& sfrc） 值： 强风化细晶灰岩为130kpa； 强风化粉质页岩为120kpa； 强风化石英细晶岩为130kpa。3. 国内外150例嵌岩桩试验成果显示：当桩的长径比L/d=120时，桩 端阻力所占桩顶荷载的比值Q/Q从100%降至30%；当L/d40时，嵌岩桩P的端承作用很小，桩端过多嵌入中、微风化基岩已无实际意义。4. 嵌岩桩不一定就是端承桩。当上覆土层较厚且强度较高时，桩顶荷 载基本上由桩
10、侧摩阻力平衡，传到嵌岩底部的力很小，这时主要呈摩擦桩 性状，反之主要呈端承桩性状。5. 桩周摩阻力的充分发挥，所需相对竖向位移量并不大，一般约为 69mm，但桩端极限抗力的充分发挥，则需要更大的竖向变形。所以，往往 是侧阻力先达到极限。6. 现行公路与铁路桥规都规定，承台底面以上的全部竖向荷载假定由 全部桩基承受，不考虑承台参与承担部分竖向荷载。这是基于承台底面以 下为土层的情况。当承台嵌入岩层时，可以根据岩层的风化程度、嵌入深 度等，分担部分竖向荷载。JGJ94-94规定：对于桩数超过3根的非端承复 合桩基(由桩和承台底地基土共同承担荷载的桩基)，宜考虑桩群、土、承 台的相互作用效应。当考虑承台分担部分竖向荷载时，要从构造上采取措 施，保证力的传递。7. 关于岩石风化程度的化分建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)规定：岩石的风化程度可 分为未风化、微风化、中风化、强风化和全风化，共五级。岩石风化程度可参照铁路桥涵地基和基础设计规范 (TB10002.5-2005)表A.0.9和公路桥涵地基和基础设计规范 JTJ024-85)附表1.10进行划分。此两规范中的“弱风化”相当于 GB50007-2002规范中的“中风化”。根据我省公路系统的习惯，采用“中 风化”，不用“弱风化”。我院地勘报告可按上述要求执行。
