衛(wèi)星灌區(qū)干渠橋樁抗凍拔穩(wěn)定和強(qiáng)度驗(yàn)算分析

王志遠(yuǎn)，夏鳳蘭

(1.黑龍江省中部引嫩工程管理處，黑龍江 齊齊哈爾 161006；2.齊齊哈爾市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，黑龍江 齊齊哈爾 161006)

衛(wèi)星灌區(qū)干渠橋樁抗凍拔穩(wěn)定和強(qiáng)度驗(yàn)算分析

王志遠(yuǎn)1，夏鳳蘭2

(1.黑龍江省中部引嫩工程管理處，黑龍江 齊齊哈爾 161006；2.齊齊哈爾市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，黑龍江 齊齊哈爾 161006)

訥謨爾河衛(wèi)星干渠共設(shè)交通橋6座，樁號(hào)為4+489、5+257、5+465、6+643、11+785、12+400。交通橋基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，蓋梁為雙懸臂梁，橋面板為整體式簡(jiǎn)支板，橋上設(shè)人行橋、混凝土欄桿，橋面兩端設(shè)擋土板，橋兩側(cè)引道與原路面連接。文章對(duì)干渠橋進(jìn)行抗凍拔穩(wěn)定和強(qiáng)度驗(yàn)算，保證工程安全。

灌注樁橋；樁基礎(chǔ)；抗凍拔穩(wěn)定；基礎(chǔ)承載力

1 工程布置

訥謨爾河衛(wèi)星干渠共設(shè)交通橋6座，樁號(hào)為4+489、5+257、5+465、6+643、11+785、12+400。交通橋基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，蓋梁為雙懸臂梁，橋面板為整體式簡(jiǎn)支板，橋上設(shè)人行橋、混凝土欄桿，橋面兩端設(shè)擋土板，橋兩側(cè)引道與原路面連接。橋跨徑4+489為3×8.0m，其他為2×6.5m。

橋梁結(jié)構(gòu)

1)樁：橋樁為鉆孔灌注樁，臺(tái)柱深20m，墩柱深21m，樁徑0.8m。

2)蓋梁：蓋梁為雙懸臂梁，蓋梁斷面為0.9×0.9m。

3)橋面及鋪裝：橋面板為現(xiàn)澆鋼筋混凝土整體式簡(jiǎn)支板，板厚為0.36m，人行道板寬0.75m，厚0.28m，每塊橋面板設(shè)2個(gè)排水孔，孔徑為40mm，鋪裝層厚度為0.035-0.07m，橋面坡度為1%，鋪裝層為與橋面相同的混凝土結(jié)構(gòu)。橋面與蓋梁之間鋪1cm厚油氈紙，橋面之間設(shè)伸縮縫，縫間填2cm厚瀝青木板。

4)擋土板：擋土板為L(zhǎng)型結(jié)構(gòu)，寬度與橋面板同寬，深2.0m，厚度為0.3m，設(shè)錨固鋼筋與蓋梁相連。

5)引道：引道坡比為3%，引道路面結(jié)構(gòu)與原路面相同。

6)防凍措施：樁柱在填土高度2.4m、柱周?chē)?.5m范圍內(nèi)回填中粗砂，擋土板外側(cè)、下面水撼砂，蓋梁下面與溝坡之間留空隙，避免樁柱、擋土板凍拔。

2 灌注樁橋樁基礎(chǔ)抗凍拔穩(wěn)定計(jì)算

計(jì)算采用《水工建筑物抗冰凍設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL211—2006)規(guī)定的方法進(jìn)行計(jì)算。

2.1 設(shè)計(jì)凍深

Zd=ψdψwZm

(1)

式中：Zm為實(shí)測(cè)歷年最大凍深，Zm=2.30m；ψd為日照及遮蔭程度影響系數(shù)；ψd=α+(1-α)ψi；α取0.79，ψi取1.05，ψd=0.79+(1-0.79)×1.05=1.01；ψω為地下水影響系數(shù)。

β取0.79，Zwo=3.0，Zwi=2.0，Zd=2.18m

2.2 基礎(chǔ)所受的總切向凍脹力標(biāo)準(zhǔn)值

Tτ=ψeψrτtUZd

(2)

式中：Tτ為總切向凍脹力，kN；τt為單位切向凍脹力，kPa；U為凍土層內(nèi)基礎(chǔ)橫截面周長(zhǎng)，m；Zd為基側(cè)土的設(shè)計(jì)凍深，m；ψe為有效凍深系數(shù)；ψr為凍層內(nèi)樁壁糙度系數(shù)。

2.3 樁基礎(chǔ)的抗凍拔穩(wěn)定安全系數(shù)Kd

(3)

式中：Kd為樁基礎(chǔ)抗凍拔穩(wěn)定安全系數(shù)，其最小安全系數(shù)值應(yīng)≥1.1；P為作用于樁頂?shù)暮爿d，kN；G為樁自重，kN；Fs為凍層以下基礎(chǔ)與暖土之間的總摩阻力，kN；Tτ為總切向凍脹力，kN[1]。

2.4 基礎(chǔ)側(cè)壁與暖土之間的總摩阻力

Fs=0.4∑(fsiZiUi)

(4)

式中：Fs為凍層以下基礎(chǔ)與暖土之間的總摩阻力，kN；fsi為凍結(jié)層以下基礎(chǔ)側(cè)壁與各層暖土之間的單位極限摩阻力，kPa；Zi為凍結(jié)層以下基礎(chǔ)側(cè)壁與各層暖土間的接觸長(zhǎng)度，m；Ui為凍結(jié)層以下各暖土層范圍內(nèi)基礎(chǔ)截面的平均周長(zhǎng)，m。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

3 灌注樁橋樁基礎(chǔ)承載力計(jì)算

計(jì)算采用《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D63—2007)規(guī)定的方法進(jìn)行計(jì)算。

單樁軸向受壓承載力容許值

(5)

式中：[Ra]為單樁軸向受壓承載力容許值，kN；u為樁身周長(zhǎng)，m；Ap為樁端截面面積，m2；n為土的層數(shù)；li為承臺(tái)底面或局部沖刷線以下各土層的厚度，m；qik為與li對(duì)應(yīng)的各土層與樁側(cè)的摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值，kPa；qr為樁端處土的承載力容許值，kPa[3]。

計(jì)算各樁直徑均為0.8m，樁身周長(zhǎng)u=2.51m，樁端截面面積Ap=0.5m2。

計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

[1]嘉曉輝，鄭春溪，石明宇.尼爾基內(nèi)蒙古灌區(qū)生產(chǎn)橋樁基礎(chǔ)埋置深度確定[J].內(nèi)蒙古水利，2015(01)：55.

[2]王海鵬，單煒，王平，等.季凍區(qū)摩擦單樁承載能力計(jì)算分析[J].長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011(02)：52-56.

1007-7596(2016)11-0073-02

2016-10-16

王志遠(yuǎn)(1967-)，男，黑龍江齊齊哈爾人，工程師；夏鳳蘭(1972-)，女，黑龍江省齊齊哈爾人，工程師。

U443.15

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