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1、第23卷 第6期32中 外 公 路 2003年12月 文章编号:1671-2579(2003)06-0032-03高压旋喷桩基组合桥台设计12王 黛,牟 天(1.湖南省交通科学研究院,湖南长沙 410015;2.湖南省公路管理局) 摘 要:该文介绍了一种新型的由高压旋喷直桩、斜桩埋入轻型钢筋混凝土承台形成的组合式桥台的设计、计算方法,对公路、桥梁的建设具有一定的参考价值。关键词:高压旋喷体;组合式桥台;设计分析 1 概述2 重力式组合桥台设计方法高压旋喷技术,由日本人首创于70年代,多用于组合桥台的基础由斜
2、桩和竖直桩组成,各桩头埋软弱地基的补强。近几年来,我国在水工建筑和工业入钢筋混凝土承台内,一般形式如图1所示。民用建筑中,已经广泛采用这一技术,闻名于世的长江三峡水库大坝的部分基础工程,便是用高压旋喷方法对花岗岩全风化土进行了有效的加固。湖南省的公路桥梁建设中也有多例采用,如南县南华大桥、哑吧渡大桥、资江一桥等,并都取得了较好的经济效益和社会效益。推力较大的桥梁结构,如拱桥、刚架拱桥和斜腿刚构桥,其桥台往往做成庞大的圬工结构,利用桥台的自重抵抗恒活载产生的水平推力。这种桥台,开挖土石方和砌筑圬工的体积较大,对土基承载力要求较高,施
3、工工期较长,出现病害时不易维修根治。而重力式组合桥台的构思,充分考虑了推力结构对桥台作用力的特点,用高压旋喷斜桩抵抗上部结构传来的水平推力,图1 组合桥台构造图用高压旋喷竖直桩承担桥梁恒活载垂直压力。斜桩和旋喷桩径应由承受的轴力大小而定,但为了保证竖直桩的桩头埋入轻型钢筋混凝土承台内,连接为整旋喷质量,以取0.5～1.0m小直径为宜。桩头埋入承体,构成组合式桥台。台内20～30cm即可,计算时此点假定为“铰接”。承当然,将高压旋喷体称为桩,并不意味着它能像通台为五边形ABCDE,AB边的方向由外力N0的水平常采用的钢筋混凝土桩那样
4、可以承受轴力、剪力和弯角β确定,长度需满足上部结构尺寸要求,CD和DE矩作用。但在以下二个方面可以与钢筋混凝土桩相类边垂直于旋喷桩轴线,长度应满足桩径对襟边宽度的比:其一,旋喷体的形状即长细比方面,可视之为桩柱;要求,建议襟边宽取50cm以上。AE边长表征承台厚其二,在承受轴力作用的机理上,它可像钢筋混凝土摩度,在保证承台能像刚体一样的前提下,构造上不宜小擦桩一样,依赖桩壁与桩周土间的摩阻力和桩尖土的于1.0m,当以小桩径组成群桩基础时,考虑到桩周土支承力抵抗外加荷载。的相互影响会降低承载力,建议采用多桩紧靠一起加收稿日期:200
5、3-05-08作者简介:王 黛,女,大学本科,工程师.©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.6期 高压旋喷桩基组合桥台设计 33大桩径的办法,否则仍需满足桩间距离不小于2.5倍因正切函数为增函数,故有:桩径的要求。β>α(3)图示的计算简图为推荐的计算图式或基桩布置形上式将成为斜桩倾角的拟定准则。试验桥设计式。由于采用了旋喷斜桩抵抗水平推力,大大地提高中,取β=50°,α=45°。了桥台
6、的抗滑动和抗倾覆的能力,使承台长度减小,布3)承台尺寸设计参数的拟定置双排桩在受力和构造方面均能满足要求。当推力较将作用于承台上的“外力”对O点取矩,有:大时,建议采用多根小直径的旋喷桩紧靠一起组成大h0-R2yl1+R2xl2+R1l3+Ex-h+M0=0直径桩,将比采用多排桩更有效。3(4)有关桩距和承台尺寸等构造要求,以满足《公路桥将有关数据代入(4)式整理得到:涵设计通用规范》(JTJ024-85)有关规定为准。h0M0=R2yl1-R2xl2-R1l3-Ex-h33 组合桥台主要设计参数的拟定ExEx=H0l11-tgα
7、-l21--H0H0由于承台具有强大的刚度,因此可以将组合桥台Exh0l3(tgβ-tgα)--h(5)作为整体结构进行分析。N0、M0和Ex为作用在桥H03台上的外力,N0、M0中包括了全桥的恒、活载作用力。(5)式显示出外力矩M0与承台尺寸参数l1、l2、出于分析方便又不失一般性,将承台自重计入N0内。l3之间的关系。M0是可正可负的“外力”,并在桥梁Ex为h0高度内土压力的水平分力,略去竖直分力的服役过程中由于活载、温度等“外力”的变化,M0的绝影响,在N0、M0和Ex作用下,假定桩头处为铰接(已对值也随之不同。所以(5)式
8、所表达的平衡关系仅仅由试验结果证明),直、斜桩内产生反力R1,R2。R2是一个概念,启发设计人员怎样选择参数会使不平衡的外力矩限制在一个容许范围内,这是所有设计工作的水平夹角为α,见图1所示。共同遵循的原则。1)R1、R2的计算N0的竖直和水平分力
