预应力砼管桩在高速公路桥梁设计中的应用

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1、预应力砼管桩在高速公路桥梁设计中的应用：预应力砼管桩作为一种新型基础，以其施工方便、承载力高、质量可靠等优点在房建工程、市政工程、港口工程中得到广泛的应用。但预应力砼管桩在我省高速公路桥梁中尚未采用，现进行试点设计，取得成功数据后，再进行推广应用。　　关键词：预应力砼管桩高速公路桥梁　　1工程概况　　安徽某座高速公路桥梁，桥梁主要跨径25米，共23跨，第14-18跨上部结构为25米现浇预应力砼箱梁结构，现选取第14-18号桥墩采用预应力砼管桩基础。　　2预应力砼管桩基础设计　　2.1场地工程地质条件　　桥梁处场地为黄淮冲积平原，属典型的冲积平原地貌，地面

2、标高为39米左右，地下水位埋深为1.60～5.40m。土层除第①层为第四系全新填筑土外，其余土层均为第四系全新冲积层，地层中没有大的孤石、障碍物及坚硬夹层，地层也没有从松软到坚硬的突变，可以用预应力砼管桩基础。现将各层分述如下表：　　2.2试桩　　2.2.1试桩施工　　通过计算，一根预应力砼管桩的竖直承载力为1900KN，极限承载力3800KN。在设计预应力砼管桩基础前，先进行试桩，为设计预应力砼管桩基础提供重要参考。试桩位于桥墩附近，试验桩采用C80砼的预应力砼管桩，直径选取600mm，臂厚130mm。通过试算，桩长17.5米，桩底位于中砂层。为避免施

3、工过程中挤土效应过大，而造成施工困难，桩间距取3.5倍桩径。该处主要地层为粉砂性土及粘土，因封底十字形桩靴更适用于穿越粉砂性土及粘土，并以此作为持力层的土层，本次试桩第一根桩采用十字桩靴。为了进行比较，第二根桩采用开口型桩靴。开口型桩靴特点是在沉桩过程中，桩身下部1/3－1/2桩长的内腔被土体充塞，内腔土塞为管桩提供了内侧摩阻力。　　打桩机械采用履带式8.0t柴油锤，最终贯入度控制在3~5cm/10击（达到这一贯入度时承载力可达到5000KN），施工时严格按打桩工艺流程施工。试桩施工工艺流程为：测放桩位→桩机就位→吊桩落位→桩段对中调直→打桩→接桩→再打

4、桩→送桩→记录整理等。施工时采用两台经纬仪观测垂直度，在施工至最后阶段在桩身画上刻度，用水准仪观测贯入度。接桩焊接采用二氧化碳保护焊，焊缝的质量主要通过外观检查。　　第一根试桩最终贯入度为40mm/10击，第二根桩最终贯入度为50mm/10击，桩身保持垂直。两根桩入土有效贯入深度均为15米，与最初估算的17.5米有一定差距，表明土的实际阻力以及承载力比原设计地质资料中的数据高。　　2.2.2检测　　试桩施工完成，开挖土方后，进行了破坏性静载试验。通过第一根桩的单桩竖向抗压静载试验Q～S曲线可以看出，试桩加载至6000KN时，桩顶总沉降量为43.4mm，末

5、级荷载作用下桩顶沉降量达到9.0mm，桩顶随荷载沉降速率为0.0582mm/KN，从卸载回弹情况看，完全卸载后桩顶残余沉降为36.45mm，最大回弹为6.94mm，回弹率为15.99%。以上情况表明，该桩受压已达到破坏状态，应取荷载值5500KN作为该试验桩的单桩竖向抗压极限承载力。通过第二根桩的单桩竖向抗压静载试验Q～S曲线可以看出，试桩加载至6000KN时，桩顶总沉降量为47.21mm，末级荷载作用下桩顶沉降量达到10.62mm，桩顶随荷载沉降速率为0.0212mm/KN，从卸载回弹情况看，完全卸载后桩顶残余沉降为38.39mm，最大回弹为8.82m

6、m，回弹率为18.68%。以上情况表明，该桩受压已进入破坏状态，应取末前级荷载值5500KN作为该试验桩的单桩竖向抗压极限承载力。　　通过第一根桩的单桩水平静载试验Q～S曲线看，水平荷载加载至100KN时，力的作用点位移为3.37mm，末级荷载作用下位移为0.74mm，位移梯度为0.074mm/KN，从卸载回弹情况看，完全卸载后桩顶残余位移为1.36mm，最大回弹为2.01mm，回弹率为59.64%。以上情况表明，该桩受水平荷载作用未进入破坏状态，承载能力还有余量，可取最大荷载值100KN作为该试验桩的单桩水平极限承载力。通过第二根桩的单桩水平静载试验Q

7、～S曲线看，水平荷载加载至100KN时，力的作用点位移为4.4mm，末级荷载作用下位移为1.39mm，位移梯度为0.139mm/KN，从卸载回弹情况看，完全卸载后桩顶残余位移为1.70mm，最大回弹为2.7mm，回弹率为61.36%。以上情况表明，该桩受水平荷载作用未进入破坏状态，承载能力还有余量，可取最大荷载值100KN作为该试验桩的单桩水平极限承载力。　　通过这两根试桩的施工及荷载试验情况来看，预应力砼管桩是一种可靠的基础形式，受力性能良好，可用作桥梁的基础。对比这两根桩的差异，这两根桩之间存在的差别较小，表明在这里有无桩靴对预制管桩的施工及承载力影

8、响较小。　　2.3基础设计　　原桥梁设计图纸中，桥梁基础采用四根直径1.2米的桩