福建莆田軟土區(qū)樁-土相互作用原位試驗(yàn)研究

胡 凡

(福建省現(xiàn)代工程勘察院, 福州, 350000)

當(dāng)橋梁跨越湖區(qū)、河道及濕地等土質(zhì)狀況不良的地區(qū)，橋頭路堤填筑會給下臥的軟土層帶來一個位移場。當(dāng)路堤與樁基距離較小時，軟土層位移場中的水平位移可能引起軟土與樁基間的相互作用，使樁基產(chǎn)生撓曲、偏移和開裂等現(xiàn)象，由此導(dǎo)致工程出現(xiàn)事故。例如，南京某特大橋跨越湖區(qū)軟土地區(qū)，在圩堤與臺后填土的作用下，軟土側(cè)移引發(fā)了橋臺樁基的位移與轉(zhuǎn)動，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失[1]。由上述工程事故可知，若沒有做好充分的研究，由軟土橫向變形引起的軟土-被動樁相互作用對橋梁樁基的危害很大，甚至?xí)绊憳蛄旱慕ㄔO(shè)與正常使用。

1 工程背景概況

江口高架橋位于莆田市涵江區(qū)江口鎮(zhèn)，橋梁路線穿越軟土區(qū)，橋梁架設(shè)前需要針對路基填筑對橋臺樁基礎(chǔ)的影響進(jìn)行深入分析。而樁基與軟土間的相互作用具有很強(qiáng)的地域特性，為使研究得出的結(jié)論具有更高的可靠性與適用性，在橋址區(qū)灌注了2根試驗(yàn)樁，在制定好監(jiān)測方案后進(jìn)行了1∶1的軟土-被動樁相互作用原位試驗(yàn)。然后，根據(jù)孔隙水壓力、樁身拉壓應(yīng)變、樁身彎矩和樁側(cè)土抗力和等試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析橋頭路堤填筑對橋梁樁基的影響。最后，根據(jù)試驗(yàn)分析結(jié)果，對莆田軟土區(qū)的橋梁建設(shè)提出了建議，可為江口高架橋及類似工程提供參考。

江口高架橋?qū)儆诟＝ㄊ∑胀▏「删€“聯(lián)十一線”(莆田境)涵江江口至仙游楓亭段公路橋梁，全長1 410.4 m，孔數(shù)及跨徑(4*29.5+4*29.5+3*40+7*30+3*40+12*30+3*40+4*30+4*30)m，上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁，下部構(gòu)造采用柱式墩配樁基礎(chǔ)、肋板臺配樁基礎(chǔ)，橋梁設(shè)計(jì)荷載為公路Ⅰ級(樁頂受壓軸力7 201 kN)，橋梁變形要求沉降小于5 mm，墩頂位移不大于2.74 cm。

1.1 地形地貌

該場區(qū)屬于沖海積平原地貌，橋梁橫跨防洪河道，河寬約30 m，處于港口海岸，水位受潮水漲落的影響，地形平緩開闊。

1.2 橋址區(qū)場地土類別

根據(jù)“福建省普通國省干線公路聯(lián)十一線(莆田境)涵江江口至仙游楓亭段江口高架橋工程場地地震安全性評價報(bào)告”(1)福建省現(xiàn)代工程勘察院， 福建省普通國省干線公路聯(lián)十一線(莆田境)涵江江口至仙游楓亭段工程(A2合同段)兩階段施工圖設(shè)計(jì)工程地質(zhì)勘察報(bào)告 ，2014。，橋址區(qū)場地覆蓋層平均等效剪切波速(Vse)為145.8 m/s(≤150 m/s),屬軟弱土場地，場地類別為Ⅲ類。

1.3 地層巖性

根據(jù)鉆孔揭露，該區(qū)域地層上層為第四系沖海積淤泥、粉質(zhì)黏土及卵石；下伏地層為燕山早期侵入花崗巖及風(fēng)化層。其中，在橋頭路堤填筑位置，下臥淤泥土層約16 m，黏土層約8 m，卵石層約6 m，更深處為巖石下臥層。場區(qū)各地層分布特征(表1)所示。

表1 場區(qū)土層分布特征

1.4 水文地質(zhì)條件

場區(qū)地表水主要來自防洪河道，河寬約30 m，水深為1～5 m，水位受潮水漲落影響。

地下水主要為第四系松散巖類孔隙水、基巖裂隙水2大類型?？紫端饕獌Υ嬗跊_海積卵石層，連通性較好，屬強(qiáng)透水層，滲透性與富水性好，水量豐富，為弱承壓水，其主要補(bǔ)給來源為大氣降水與地表水滲入補(bǔ)給?？辈煦@孔所揭露場區(qū)范圍內(nèi)地下水埋深0.50～1.90 m。

2 原位試驗(yàn)介紹

2.1 試驗(yàn)樁設(shè)計(jì)

江口高架橋設(shè)計(jì)采用泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁，設(shè)計(jì)樁長為36～49 m，樁徑分為1.2 m和1.5 m 2種，樁基材料均采用C30混凝土和HRB335鋼筋(主筋)。此次試驗(yàn)在場地土中按照設(shè)計(jì)要求分別灌注樁徑為1.5 m和1.2 m，長度均為40 m的2根試驗(yàn)樁，編號分別為RC-1和RC-2。由于在路堤填筑的作用下，橋梁樁基的受荷方式為典型的被動樁，需要計(jì)算樁身抗彎剛度(K)，計(jì)算結(jié)果(表2)所示。同時，被動樁在淤泥層中的橫向剛度系數(shù)Q可由式(1)和式(2)計(jì)算。

b0=0.9×(1.5D+0.5)

(1)

(2)

K=EcI

(3)

式中：b0為考慮樁周土空間受力的計(jì)算寬度(m)；D為樁徑；m為水平地基反力系數(shù)(kN/m4)；Ec為樁身混凝土實(shí)際彈性模量(kN·m2)，I為換算樁身截面慣性矩(m4)，K為樁身抗彎剛度。

根據(jù)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[2]中給出的m值表格可知，橋址區(qū)淤泥層m可取為5.0 kN/m4，粉質(zhì)黏土層m可取15 kN/m4。以式(1)和式(2)可以計(jì)算得到各樁基的相對剛度系數(shù)。

表2 場區(qū)內(nèi)試驗(yàn)樁參數(shù)

樁徑不同時，樁基抗彎剛度和橫向剛度系數(shù)均不同，即樁徑改變對軟土-樁基相互作用的影響較大。而試驗(yàn)設(shè)計(jì)在場地土中分別灌注樁徑為1.5 m和1.2 m的2根試驗(yàn)樁，具有一定代表性，試驗(yàn)結(jié)果可為江口高架橋的建設(shè)提供一定參考。

在試驗(yàn)樁灌注前，按照“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范”[3]中的要求對樁身材料進(jìn)行了檢測。根據(jù)試驗(yàn)樁混凝土力學(xué)性能參數(shù)(表3)，試驗(yàn)中制備的C30混凝土符合要求，可以用于試驗(yàn)樁的灌注。

表3 場區(qū)內(nèi)試驗(yàn)樁混凝土力學(xué)性能參數(shù)

2.2 監(jiān)測儀器布置與測點(diǎn)位置

在場區(qū)灌注試驗(yàn)樁時，試驗(yàn)在傳統(tǒng)灌注樁施工工序的基礎(chǔ)上增加了主要監(jiān)測儀器的布置過程(圖1)。

土壓力計(jì)(EPG)：試驗(yàn)選用西安創(chuàng)金電子科技LY-350應(yīng)變式微型土壓力計(jì)，直徑為1.55 mm，體積較小便于布置，具有較強(qiáng)防水功能。埋設(shè)土壓力時，需首先在護(hù)筒內(nèi)造漿，在泥漿池存一部分泥漿后進(jìn)行正式鉆孔，在形成完整的泥漿護(hù)壁前測點(diǎn)位置埋置土壓力計(jì)，須注意保持土壓力計(jì)受力面垂直于樁基和堆載中心的連線。

圖1 場區(qū)監(jiān)測測點(diǎn)位置(m)Fig.1 Location of monitoring points in the field

鋼筋應(yīng)變計(jì)(RSG)：試驗(yàn)選擇武漢立方達(dá)公司LT40型應(yīng)變計(jì)，其精度與穩(wěn)定性靈敏度為0.01με，量程為1 500 με。在布置應(yīng)變計(jì)時，首先需預(yù)制并將鋼筋籠單層擺放，將鋼筋應(yīng)變計(jì)測點(diǎn)位置安裝即。在埋置鋼筋籠時，須注意保證應(yīng)變計(jì)位置在樁基和堆載中心的連線上。

柔性位移計(jì)(FDM)：試驗(yàn)采用XB-300柔性位移計(jì)，量程為300 mm，精度為0.01 mm。在成樁并去掉頂?shù)母≡鼧额^后，即可在樁頂安裝位移計(jì)。

孔隙水壓力計(jì)(VWP)：試驗(yàn)選擇的是振弦式孔壓計(jì)，穩(wěn)定性較好。埋設(shè)孔隙水壓力計(jì)時，打孔到最深測點(diǎn)位置并放入第一個力計(jì)，在觀測段回填透水填料并以膨潤土球隔離，回填至第二個測點(diǎn)位置放入第二個孔隙水壓力計(jì)，再次回填透水填料與膨潤土泥球，以此反復(fù)，最后封孔。

2.3 加載模擬方案和監(jiān)測制度

場區(qū)試驗(yàn)結(jié)合路堤設(shè)計(jì)尺寸與路堤填筑到橋梁樁基的距離，擬定試驗(yàn)路堤底面尺寸為20 m×10 m、頂面為12 m×4 m、路堤高度為4 m。由于試驗(yàn)路堤僅為模擬地表的受荷情況，所有填筑材料主要以廢棄渣土為主。堆載及試驗(yàn)樁布置情況(圖2)。為模擬路堤填筑的不同施工階段對樁-土間作用的影響，試驗(yàn)須考慮加載時間對土體位移場的影響，將路堤堆載與監(jiān)測方案分為3個階段，堆載位置地表受到的換算荷載(表4)。

圖2 場區(qū)堆載及試驗(yàn)樁布置圖(m)Fig.2 Stacking and test pile layout in the field

表4 場區(qū)加載階段及監(jiān)測結(jié)果

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 孔隙水壓力

在路堤堆載作用下，軟土層會出現(xiàn)孔隙水壓力逐漸消散的過程，該過程會影響軟土層的變形情況。而孔壓消散對軟土層橫向變形的影響，也將間接地影響到軟土與樁基間的相互作用。因此，根據(jù)監(jiān)測得到的孔壓變化曲線、土表橫向變形曲線和樁身壓應(yīng)變特征，綜合分析軟土層孔壓消散過程與軟土-樁基相互作用間的關(guān)系。

根據(jù)路堤下不同深度處孔隙水壓力的變化情況可知，不同埋深位置孔壓的增大和消散過程類似(圖3)。第0，4和9周完成堆載后，軟土層中的孔隙水壓力均在3 d內(nèi)提升到最大值，然后開始逐漸降低。同時，堆載時間間隔為4周，但堆載完成4周后軟土層中的孔壓還未穩(wěn)定。從孔壓消散速度推測，孔壓要下降到加載前同一水平大約需要9周，孔壓趨于穩(wěn)定大約需要12周。特殊的，在最早的4周內(nèi)，軟土層中孔壓的變化相較更不穩(wěn)定。其原因主要是試驗(yàn)的第一次加載在8月份，為多雨季節(jié)，降水量的變化會影響軟土層中的孔壓。

另外，比較不同埋深位置的孔隙水壓力可知，埋深3 m處的孔壓受堆載的影響最大。3次堆載，埋深3m處的孔壓分別增加了17.5%、20.5%和24.2%，且每次堆載后達(dá)到的最大孔壓均超過上一次堆載，埋深3 m和6 m處的孔隙水壓力也有類似的現(xiàn)象。而在埋深12 m處，每次堆載孔壓分別增大5.2%、5.0%和5.5%，且每次堆載后達(dá)到的最大孔壓與上一次堆載相當(dāng)。埋深15 m處，3次堆載造成的孔壓變化均在5%以內(nèi)，幾乎不受影響?？梢?，較淺土層中孔壓的變化較為敏感，即較淺土層受荷固結(jié)效果比較深土層更高(圖3)。

圖3 場區(qū)孔隙水壓力監(jiān)測結(jié)果Fig.3 Pore water pressure monitoring resultsin the field

由監(jiān)測得到的土表橫向變形曲線(圖4a)可知，在堆載作用下前2周，軟土層的土表橫向變形約占前4周的75%，且前2周土表橫向變形幅度為后2周的310%?？梢姡诩虞d完成后最初的2周內(nèi)，土體變形最為劇烈，且橫向變形會在外載作用的第11周左右停止?？梢?，軟土層橫向變形與孔壓消散過程相關(guān)，當(dāng)孔壓接近穩(wěn)定時，軟土層橫向變形也逐漸停止[4]，這與研究結(jié)論類似。另外，根據(jù)樁身壓應(yīng)變歷程(圖4b)可知，在堆載作用下前2周，樁身最大壓應(yīng)變至少可以達(dá)到前4周的80%，且從第10周開始幾乎不再增大。因此，在完成橋頭路堤堆載后兩周內(nèi)，橋梁樁基較有可能發(fā)生撓曲破壞。在完成橋頭路堤堆載10周后，才能準(zhǔn)確檢測樁基狀況。

圖4 場區(qū)土表變形(a)與樁身壓應(yīng)變歷程(b)Fig.4 Deformation of soil surface (a) and compressive strain course of pile body(b)in the field

3.2 樁身拉壓應(yīng)變

對試驗(yàn)樁RC-1與RC-2的樁身進(jìn)行拉壓應(yīng)變監(jiān)測，每個測點(diǎn)數(shù)據(jù)均在加載完成4周后測得。2根試驗(yàn)樁在堆載的作用下，樁身拉壓應(yīng)變曲線均存在3處拐點(diǎn)。分析其原因主要是在堆載作用下，軟土層會產(chǎn)生一定大小的橫向變形導(dǎo)致軟土與樁基間的相互作用，此時樁基的受荷方式為被動樁。樁身撓曲變形后，會將這種變形向更深埋深處傳遞并帶動黏土層產(chǎn)生一定程度的變形，此時樁基的受荷方式為主動樁。而在土層交界處，試驗(yàn)樁的樁身應(yīng)變變化較大，均由拉應(yīng)變迅速轉(zhuǎn)變?yōu)閴簯?yīng)變或由壓應(yīng)變迅速轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓚?yīng)變，說明樁身受荷方式在土層交界位置發(fā)生轉(zhuǎn)變，可將土層交界位置近似的作為樁身被動段與主動段的交界處。為使分析更據(jù)條理，此次研究將樁身拉壓應(yīng)變解耦為被動段和主動段分別研究。

3.2.1 樁身被動段拉壓應(yīng)變

試驗(yàn)樁RC-1樁身被動段的拉壓應(yīng)變分布規(guī)律可知(圖5a、b)，堆載小于75 kPa時，樁身兩側(cè)拉壓應(yīng)變呈對稱分布，最大拉壓應(yīng)變均處于100 με以內(nèi)。而試驗(yàn)樁樁身混凝土的極限拉應(yīng)變(εcr)約為100 με，可知堆載小于75 kPa時，試驗(yàn)樁仍處于彈性狀態(tài)。當(dāng)堆載增大為125 kPa，樁身兩側(cè)的拉、壓應(yīng)變不再對稱分布。同時，在樁基埋深5～7 m(3.5～4.5 D)范圍內(nèi)，樁身拉應(yīng)變達(dá)到100 με且不再有增大的趨勢，樁身壓應(yīng)變已超過100 με且在埋深7 m左右達(dá)到最大值約300 με?？芍?，堆載達(dá)到125 kPa時，試驗(yàn)樁在埋深5～7 m內(nèi)出現(xiàn)裂縫，已處于彈塑性狀態(tài)，且樁身最早出現(xiàn)裂縫的位置在埋深7 m附近。另外，從樁身最大壓應(yīng)變分布規(guī)律來看，堆載為40 kPa、75 kPa和125 kPa時，樁身最大壓應(yīng)變分別為59.6 με、85.5 με和330.9 με，最大壓應(yīng)變位置分別在埋深5.0 m、6.0 m和7.0 m。

試驗(yàn)樁RC-2樁身被動段的拉壓應(yīng)變分布規(guī)律可知(圖5c、d)，堆載小于75 kPa時，試驗(yàn)樁處于彈性階段。當(dāng)堆載增大為125 kPa，試驗(yàn)樁在埋深4～6 m處出現(xiàn)裂縫，已處于彈塑性狀態(tài)，且樁身最早出現(xiàn)裂縫的位置在埋深6 m附近。另外，荷載為40 kPa、75 kPa和125 kPa時，試驗(yàn)樁RC-2的最大壓應(yīng)變分別為54.2 με、80.5 με和305.5 με，最大壓應(yīng)變位置分別在埋深5.0 m、5.0 m和6.0 m，呈現(xiàn)規(guī)律與試驗(yàn)樁RC-1一致?？芍?，樁身最大壓應(yīng)變與堆載呈正比，且最大壓應(yīng)變位置隨著堆載的增大出現(xiàn)在埋深更大的位置。其原因主要是，樁身開裂后樁身應(yīng)力重新分布，更深埋深位置的樁-土體系參與到相互作用中，使相互作用更加完全。

圖5 場區(qū)PC-1、PC-2樁身拉壓應(yīng)變曲線Fig.5 Tension strain curves of PC-1、PC-2 piles in the field

對比來看，樁徑越大，樁身抗彎剛度越大，相同堆載下樁側(cè)最大拉壓應(yīng)變越小，即樁身彈性極限荷載越大、抗裂性能越強(qiáng)且樁身撓曲程度越小。同時，樁徑越大，樁身最大拉壓應(yīng)變位置越深，即樁身與軟土間的相互作用效果越好。

3.2.2 樁身主動段拉壓應(yīng)變

試驗(yàn)樁RC-1樁身主動段的拉壓應(yīng)變分布規(guī)律可知，當(dāng)堆載由40 kPa增大為75 kPa時，樁側(cè)最大拉壓應(yīng)變分別由13.5 kPa、13.0 kPa增大為50.8 kPa、52.4 kPa，增幅分別為276.3%、303.1%。試驗(yàn)樁RC-2主動段的樁側(cè)最大拉壓應(yīng)變增幅分別為57.0%、100.5%。當(dāng)堆載由75 kPa增大為125 kPa時，RC-1和RC-2主動段樁側(cè)最大拉壓應(yīng)變化較小，平均增幅不足20%。可見，樁身開裂后，堆載主要由樁身被動段的樁-土相互作用吸收。試驗(yàn)樁兩側(cè)拉壓應(yīng)變均在80 με以內(nèi)且拉壓應(yīng)變對稱分布，即主動樁部分處于彈性狀態(tài)。預(yù)計(jì)在可能出現(xiàn)的堆載作用下，樁身主動段也將始終處于彈性狀態(tài)。

3.3 樁身彎矩

根據(jù)樁身拉壓應(yīng)變，可由式(3)計(jì)算試驗(yàn)樁彈性階段的樁身彎矩[5]。

(3)

式中：M為樁身彎矩；εt為樁身拉應(yīng)變；εc為樁身壓應(yīng)變；D為樁徑；Ec為樁身混凝土實(shí)際彈性模量(kN·m2)；I為換算樁身截面慣性矩(m4)。

由RC-1的樁身彎矩曲線可知(圖6a)，堆載為40 kPa、75 kPa和125 kPa時，樁身最大彎矩分別為60.2 kN·m、138.5 kN·m和282.8 kN·m，最大彎矩位置與樁身最大應(yīng)變位置一致。其中，堆載增大為125 kPa時，在埋深6～9 m的范圍內(nèi)樁身彎矩超過200 kN·m并逐漸形成塑性鉸點(diǎn)，塑性鉸點(diǎn)位置即為樁身出現(xiàn)裂縫的位置。由RC-2的樁身彎矩曲線可知(圖6b，堆載為40 kPa、75 kPa和125 kPa時，樁身最大彎矩分別為66.8 kN·m、141.3 kN·m和320.4 kN·m，最大彎矩位置與樁身最大應(yīng)變位置一致。其中，堆載增大為75 kPa時，在埋深5～6 m的范圍內(nèi)樁身彎矩超過150 kN·m并出現(xiàn)形成塑性鉸點(diǎn)的趨勢。當(dāng)堆載增加為125 kPa，在埋深5～8 m范圍內(nèi)樁身彎矩超過200 kN·m，且在此區(qū)域內(nèi)塑性鉸點(diǎn)更加明顯。因此，當(dāng)試驗(yàn)樁處于彈性階段，樁身彎矩均處于140 kN·m以內(nèi)；當(dāng)樁身出現(xiàn)裂縫，樁身彎矩達(dá)到200 kN·m，可視為試驗(yàn)樁的彈性極限彎矩。

圖6 場區(qū)樁身彎矩曲線Fig.6 Curved moment curve of pile body in the field

比較2根試驗(yàn)樁可知，樁徑越大，相同堆載下的樁身最大彎矩越小、最大彎矩的位置越深，即樁身抗彎剛度越大、變形程度越小、樁身抗裂性越強(qiáng)且樁-土相互作用越充分。因此，建議江口高架橋在經(jīng)濟(jì)允許的情況下盡量增大橋梁樁徑，將橋頭路堤填筑段的樁基直徑設(shè)為1.5 m以上。

3.4 樁側(cè)土壓力

對試驗(yàn)樁RC-1和RC-2樁身被動段的樁側(cè)土抗力進(jìn)行監(jiān)測(圖7a、b)，每個測點(diǎn)數(shù)據(jù)均在加載完成4周后測得。根據(jù)RC-1的樁側(cè)土抗力的分布規(guī)律可知，堆載從40 kPa增大到75 kPa時，樁側(cè)最大土抗力由94.7 kPa增大為258.9 kPa，增幅為173.4%。堆載增大到125 kPa時，樁側(cè)最大土抗力增大為380.3 kPa，增幅為46.9%，土抗力的提升速度明顯降低?？梢?，樁身開裂后樁身應(yīng)力重新分布，樁側(cè)土抗力的分布更加均勻，也是樁-土相互作用更加完全的原因。同時，樁側(cè)最大土抗力位置在6～8 m，相較比樁側(cè)最大拉壓應(yīng)變位置更深。其原因主要是樁側(cè)土抗力的大小主要與樁身撓曲程度和樁側(cè)土的地基反力系數(shù)有關(guān)，當(dāng)埋深較淺時，雖然樁身撓曲程度達(dá)到最小值，而地基反力系數(shù)從0開始隨埋深線性增大，導(dǎo)致樁側(cè)土體無法提供最大抗力。

根據(jù)RC-2樁側(cè)土壓力分布規(guī)律可知，RC-2樁側(cè)的土抗力的變化趨勢與RC-1相似。堆載為40 kPa、75 kPa和125 kPa時，RC-2的樁側(cè)最大土抗力分別為70.85 kPa、219.5 kPa和293.1 kPa，最大土抗力位置在5～7m。比較可知，試驗(yàn)樁樁徑越大，樁側(cè)土抗力越大，最大土抗力位置越深。分析其原因前可以假設(shè)堆載作用下軟土層產(chǎn)生的水平位移場為y1(z)，樁身的撓曲變形曲線為y2(z)，則樁側(cè)土抗力曲線P(z)可由式(4)表示。

P(z)=am(y1(z)-y2(z) )

(4)

式中：α為比例系數(shù)。m為水平地基反力系數(shù)(kN/m4)。

由于樁徑越大，相同堆載下樁身撓曲程度越小，則位移場y1(z)和y2(z)間的差值δ(z)越大，使樁側(cè)土抗力P(z)越大。而樁側(cè)土抗力越大，樁身撓曲越能帶動樁側(cè)土體吸收更多能量，即樁-土間的相互作用更加完全。

圖7 場區(qū)樁側(cè)土抗力曲線Fig.7 Curve of soil resistance on pile side in the field

4 結(jié)論

此次研究在江口高架橋橋址區(qū)灌注了2根試驗(yàn)樁，在制定好監(jiān)測方案后進(jìn)行了1∶1的軟土-被動樁相互作用原位試驗(yàn)，根據(jù)孔隙水壓力、樁身拉壓應(yīng)變、樁身彎矩和樁側(cè)土抗力和等試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析得出以下結(jié)論.

(1)在橋頭路堤填筑荷載的作用下，江口高架橋橋梁樁基在軟土層中的變形特征為被動樁，黏土層中為主動樁。將樁身拉壓應(yīng)變解耦為被動段和主動段分別研究后發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)樁主動段一直處于彈性工作狀態(tài)。

(2)當(dāng)堆載小于75 kPa，試驗(yàn)樁處于彈性階段，當(dāng)堆載達(dá)到125 kPa時，樁身開裂、樁身應(yīng)力重新分布，試驗(yàn)樁進(jìn)入彈塑性階段。同時，堆載越大，試驗(yàn)樁樁身最大壓應(yīng)變越大，最大拉壓應(yīng)變位置的埋深越大，樁-土體系間的相互作用越完全。因此，應(yīng)盡量減小路堤堆載大小，以減輕軟土與樁基間的相互作用。

(3)在相同大小的堆載作用下，樁徑越大，樁身抗彎剛度越大，樁身最大拉壓應(yīng)變越小，樁身最大彎矩越小，最大應(yīng)變和最大彎矩的位置越深，樁身撓曲程度越小，樁身彈性極限荷載越大，抗裂性能越強(qiáng)，樁身與軟土間的相互作用效果越好。因此，建議江口高架橋在經(jīng)濟(jì)允許的情況下盡量增大橋梁樁徑，將橋頭路堤填筑段的樁基直徑設(shè)為1.5 m以上。

(4)樁側(cè)最大土抗力位置在6～8 m，相較比樁側(cè)最大拉壓應(yīng)變位置(4～7 m)更深。同時，在相同大小的堆載作用下，樁徑越大，樁側(cè)土抗力越大，樁身撓曲越能帶動樁側(cè)土體吸收更多能量。