山西太佳高速公路桥梁设计探讨——黄土地区考虑负摩阻力影响的桥梁桩基设计.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流山西太佳高速公路桥梁设计探讨黄土地区考虑负摩阻力影响的桥梁桩基设计.精品文档.山西太佳高速公路桥梁设计探讨黄土地区考虑负摩阻力影响的桥梁桩基设计山西太佳高速公路桥梁设计探讨黄土地区考虑负摩阻力影响的桥梁桩基设计胡敏(安徽省交通规划设计研究院,安徽合肥230088)摘要:根据黄土特征,分析桩基础负摩阻力的产生机理及其危害,以及负摩阻力对桩的影响,论述不同情况下负犀阻力的计算方法,并提出消除或减小负摩阻力影响的措施.对桥粱桩基设计具有一定的参考价值:关键词:黄土;负摩阻力;桩基;中性点中图分类号:U412.366文献标识码:A文章编号:10024
2、786(2010)l1-019403DOI:10.3869.issn.1002-4786.2010.11.036TaiyuanJiaxianExpresswayBridgeDesigninShanxiProvinceBridgePileFoundationDesigninConsiderationofNegativeSkinFrictioninLoessAteaHUMi(AnhuiCommunicationsConsulting&DesignInstitute,Hefei230088,China)Abstract:Accordingtotheloesscharacteristics,t
3、henegativeskinfrictionofpilefoundationisanalyzedabouttheproductionmechanismanddamageaswellastheinfluenceonpile.Thedifferentcalculationmethodsareelaborated,andthemeasuresremovingandreducingnegativeskinfrictionareputforward.Itservesasreferenceforbridgepilefoundationdesign.Keywords:loess;negativeskinfr
4、iction;pilefoundation;neutralpoint1引言太原至佳县高速公路是山西省高速公路网人字骨架,九横九环主骨架第四横的重要组成部分,也是山西省中北部地西通陕,甘,宁,东达京,津,冀的重要战略通道.随着国家对高等级公路建设项目的投资不断加大.高等级公路建设中每年都有成千上万座桥梁要修建,为确保桥梁基础的承载力,采用深基础成为必然,而桩基础是最常用的深基础型式之一.桩基础因其具有承载力高,施工工艺简单等优点在我国公路桥梁基础中被普遍采用.西部地区也不例外.但在我国西部地区,特别是西北地区,分布着大面积黄土,分为湿陷性和非湿陷性,其工程性质差别较大,且湿陷性黄土,使黄土地区桩
5、基础在浸水后,不但正摩阻力完全消失,还会由于湿陷的过大沉降产生负摩阻力,该负摩阻力由桩端土承担,从而使桩的设计长度增大,施工难度加大,经济效益明显降低.同时,现行公路桥梁桩基础的设计理论不能充分反映实际工程中不同黄土的实际情况,造成大量的T程隐患.因此,研究黄土地区桥梁桩基合理埋深及桩的承载性状是十分必要的.2黄土的工程特性1.IRTsTAlzATI1HALFo【Jv.,2olo(N,.232在黄土地区作桥梁设计时要充分考虑到黄土的特性.尤其对湿陷性黄土要特别重视.黄土是在半干旱条件下形成的褐色,灰黄或黄褐等颜色,并有针状大孔,竖直节理的一种特殊性土.按工程性质分为湿陷性黄土和非湿陷性黄土.湿
6、陷性黄土是指黄土在上覆土的自重压力或上覆土的白重压力与附加压力共同作用下,受水浸湿后,土的结构受到破坏,而发生显着下沉的现象,其中黄土在受水浸湿后在土的自重压力下发生湿陷,就是所谓的自重湿陷性黄土.在自重压力下不湿陷,但在附加压力下产生湿陷现象的,称为非自重湿陷性黄土.湿陷性黄土属大空隙土.具有中,高压缩性.在天然含水量的情况下受荷载作用即产生压缩变形.而且湿陷性黄土的湿陷事故,对建筑物的破坏往往比较严重.对于西部地区来说,由于湿陷厚度层较厚,湿陷敏感性较强,用改变其物理力学性质的处理办法来达到消除湿陷性,提高承载力的目的,往往是不经济或不可靠的.一般采用桩基础来解决这一问题.3负摩阻力的产生
7、机理在公路桥梁工程建设中,桥梁钻孑L灌注桩处于深层湿陷性黄土地基.由于受水的侵蚀或其他原因,导致湿陷性黄土产生湿陷变形和桩底下沉及位移,桩产生向下的摩擦力.也就是说,如果不存在桩基负摩阻力,桩基承载力就满足要求,桩基就不会发生持续的不均匀沉降.桩基能否产生负摩阻力,关键取决于桩和桩侧黄土的相对位移发展情况.对于桥梁桩基_程,当桩穿过可压缩性土层而支撑在坚硬的持力层上时,一般都有可能发生负摩阻力.桩基负摩阻力的发生深度一般来说并不在整个软弱土层中.当水泥混凝土桩基成桩后,随着荷载的不断增大,桩侧软弱土层逐渐压缩,桩身表面自上而下的正摩阻力慢慢减少.随即产生负摩阻力,变成桩基上部为负摩阻力,桩基下
8、部为正摩阻力.摩阻力为零的位置为中性点,此点为桩基在该处的位移量与其周围土的下沉量相等之点,它是土与桩之间不产生相对位移之点.中性点以上土的下沉量大于桩的下沉量,桩承受负摩阻力;中性点以下桩的下沉量大于土的下沉量,桩承受正摩阻力作用.负摩阻力的大小与土的性质,强度,压缩性,湿陷层厚度,桩端持力层的刚性,以及桩的设置方法,桩长,桩的横截面形状等因素有关(参见图1).负摩阻力的确定是一个比较复杂的问题,目前对于负摩阻力的确定仍处于探索阶段,有许多问题还有待研究.r_二一_土l_,J篙4】点桩端持力层图1负犀阻力现象说明图4设计原则及内容4.1设计原则在进行桩基设计时,首先应该进行地质钻探和试验工作
9、,通过试验测试确定桥位处黄土的类型,查阅相关资料了解该地区土层的物理性质,化学性质以及力学性质.在公路桥涵地基与基础设计规范(JTGD632007)4.6.1条中规定:当湿陷系数0.015时,认定为该黄土为湿陷性黄土;当6s<0.015时,则定为非湿陷性黄土.对于非湿陷性黄土的桩基设计,按公路规范中的计算方法确定合理桩基埋深.对于非自重湿陷性黄土的桩基设计,目前各行业都认为不会产生负摩阻力,亦可按公路规范中所给的计算方法确定合理桩基埋深.对于自重湿陷性黄土的桩基设计,必须考虑桩侧负摩阻力,确定中性点的位置,负摩阻力的影响范围,合理确定桩基埋深.4.2设计内容4.2.1桩长设计黄土地区桩长
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