貝佳亞連接線工程群樁基礎設計計算方法

吉孔東

(中鐵二院工程集團有限責任公司 四川 成都 610031)

貝佳亞連接線工程群樁基礎設計計算方法

吉孔東

(中鐵二院工程集團有限責任公司 四川 成都 610031)

通過阿爾及利亞貝佳亞連接線工程項目的群樁基礎的設計，總結(jié)了采用法國規(guī)范對群樁基礎計算的理論依據(jù)、計算原理，同時與m法計算結(jié)果進行對比。給同類項目橋梁群樁基礎的設計提供的參考價值。

群樁計算；m法；旁壓試驗

1 引言

貝佳亞連接線工程連接Bejaia與東西高速公路Ahnif立交，橋址區(qū)為河流沖積平原地貌，地形起伏較小，橋位多為跨越鐵路、公路和河流，無特殊性巖土。本標段主線共設置10座橋梁，上部結(jié)構(gòu)采用標準跨度簡支T梁，下部結(jié)構(gòu)均板式墩和擋土式橋臺，其中大部分為樁基礎。

因本項目監(jiān)理不認可國內(nèi)的m法計算樁基受力，所以采用法國規(guī)范框架下對群樁基礎計算。

2 群樁計算理論依據(jù)

3 群樁計算計算原理

1)空間定義樁坐標

群樁基礎的計算第一步：在空間上定義樁基坐標，需要兩個平面坐標和兩個角度坐標來定義樁基位置。兩個平面坐標定義樁頂?shù)奈恢茫瑑蓚€角度的定義見圖1：

α是樁和垂直方向之間的角度；

β是樁基繞Z軸的旋轉(zhuǎn)后夾角。

圖1 單根樁基的位置定義

還需假設樁頂固定于承臺底部，假設承臺是一個剛體。這樣每根樁基位置上的整體坐標（OXYZ）和局部坐標（Pxyz）之間位置關系可以采用矩陣U來定義，如：

X為整體坐標系下的矢量坐標，x為局部坐標系下樁基的矢量坐標。

2)土壤和樁基間的力學特性定義

在局部坐標下，樁基的特性涉及20個參數(shù)，參數(shù)組成包括位置基線、彎曲、壓縮、扭轉(zhuǎn)等四方面，通過定義一個剛度矩陣和兩個向量確定位置基線，這個方程可推導出樁基的受力，公式如下：

最嚴格水資源管理制度是人水關系在水資源管理制度上的反映，代表了我國當前的人水關系發(fā)展階段?！叭龡l紅線”的提出標志著我國已進入用水的總量控制階段。澳大利亞是世界上水資源管理非常先進的國家之一，自歐洲移民開發(fā)以來，在短短幾百年時間內(nèi)經(jīng)歷了人水關系從原始和諧到反哺自然的各個階段，值得借鑒。按照水資源利用的技術與監(jiān)測工具，水生產(chǎn)力的發(fā)展可分為人工階段、機械化階段、電氣信息化階段、社會化階段和和諧化階段等5個階段，分別與人水關系的發(fā)展階段對應。

（1）在該方程中，采用Tx0,My0,Ty0,Mx0,Tz0,Mz0為樁基初始內(nèi)力，Tx,My,Ty,Mx,Tz,Mz為承臺底外力，δx0,δωy0,δy0,δωx0,δz0,δωz0為初始位移與轉(zhuǎn)角。

（2）系數(shù)ρi為根據(jù)土層的旁壓模量來計算出每根樁頂水平向的彈性系數(shù)，可通過對單根樁側(cè)向力平衡方程計算得來。

（3）垂直剛度μ只取決于樁基性能的假定，樁基在完全彈性情況下，μ值與周圍的土壤無關，公式等于：

μ=ES/LE：楊氏模量S：樁基橫斷面L：樁基長度

（4）γ表示假想的阻礙樁底扭轉(zhuǎn)的剛度，偏安全考慮后，忽略周圍土的影響，表示為：

γ=GK/L G=E/2*(1+ν)樁基剪切模量 K=πR4/2圓形斷面 K=bh3/3矩形斷面

3)承臺底的受力平衡

施加在承臺底的外力是已知的，通過以上平衡方程來確定被假定為剛性承臺的位移和轉(zhuǎn)角，進而確定每根樁基樁頂?shù)氖芰Α?/p>

4 算例：

圖2 樁基平面布置

以本項目OA83橋橋臺進行建模計算，橋臺共計12根1.2m樁基，斜交28度。本次驗算法國規(guī)范采用FoXta v3.1和Midas 8.21進行對比驗算。FoXta采用旁壓試驗結(jié)果進行驗算，Midas計算采用《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》③中的m法：

采用相同荷載工況的承臺底內(nèi)力計算結(jié)果，進行驗算：

表1 最不利荷載工況

表2 軸力計算結(jié)果對比

根據(jù)上表計算結(jié)果，F(xiàn)oXta計算結(jié)果偏大，最大軸力比Midas大4.8%，最小軸力絕對值比邁達斯大14.7%。從工程角度上講，F(xiàn)oXta計算結(jié)果偏于安全，可指導本項目的群樁基礎設計。

5 結(jié)語

1)本文介紹了法國規(guī)范中群樁計算理論與原理，并在實際工程中進行運用，同時結(jié)合m法將計算結(jié)果進行對比，計算結(jié)果偏于安全可靠。對于相同項目具有可參考性。

2)本方法依托于梅拉爾旁壓試驗，對于要求用合格有效的原位測試參數(shù)進行橋梁基礎勘察設計時，是一種可靠合理的計算方法。

[1]《Annales ITBTP Sols et Fondations N°79》 Octobre 1982,pp 45-79

[2]《FASCICULE 62 Titre V》 N° 93-3 T.O.

[3]《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》JTG D63-2007

TU7

B

1007-6344（2017）02-0103-01

吉孔東（1984-），男，工程師，研究生，主要從事橋梁設計工作。