桥梁桩基计算方法比较

桥梁桩基是桥梁的重要组成部分之一。 桩基础的作用是将桥梁的荷载传至地下较深处承载性能好的土层，以满足承载力和沉降的要求。桩基础的承载能力高，能承受竖直荷载，也能承受水平荷载，能抵抗上拔荷载也能承受振动荷载，是应用最广泛的深基础形式。

水平荷载作用下单桩的内力与位移

1 问题描述

已知：下图为一埋置于土体内的桩基，其顶端与地面相平，该处作用有力矩  、横向力 ，产生横向位移 、转角 。（ 正负号规定：横向位移 沿 轴正向为正，转角 逆时针方向为正；弯矩 当左侧纤维受拉时为正值，横向力 沿 轴正向为正值。图中 、 和 均为正值，转角 为负值。）

计算桩的底面应力时，按桩底面的实际面积来考虑。但 是，计算桩对侧面土所作用的水平压应力时，由于受力情况复杂，为计算简化，将各种截面形状的桩的实际宽度或直径 换算成受力情况相同的矩形桩 的宽度 b 0 ， b 0 称为桩的计算 宽度。

综上，考虑桩基形状换算系数、相互影响系数以及受力换算系数三个因素之后， 桩基计算宽度 b0 为 ：

我 国铁路部门和公路部门曾做过不少研究工作，证实了： 采用水平抗力系数随深度成直线增长的变化规律（“m”法），运用幂级数法去求解所得的弹性曲线微分方程，其计算结果与一般土的实际情况是比较符合的，则土的水平抗力系数 C h 可用下式求得：

        当没有地勘资料时，m可按下表进行取值。

  （2） 桩基周围土体为不同土体        

现浇混凝土大箱梁桥梁横断面示意图

混凝土小箱梁桥梁横断面示意图

最近在桥梁方案的设计和咨询工作中发现，对于上述六车道主线高架桥，相近的桥梁结构型式，同样采用嵌岩桩方案，在对桥梁基础方案进行比较时，不同工程项目分析得出的结论相差较大。为此我查阅相关资料，参考类似项目的施工图设计图纸，对两种桥梁基础方案进行进一步地比选。

以有较好的岩层充当桩基持 力层为例，进行桥梁基础型式的比较。 桩基设计为嵌岩桩，采用4根φ1.5m桩基方案与2根φ2.2m桩基方案进行比选。 均按立柱中心距4.8m来考虑。

2根φ2.2m桩基方案的桩基中心与立柱中心对齐，桩距4.8m也满足嵌岩桩的相邻桩中心距要求。 考虑到整体性需要，在桩顶设置系梁（立柱很短时也可以取消此系梁），系梁高度满足立柱主筋锚固的需要即可，这里取1.5m。

4根φ1.5m桩基方案布置图（单位：cm）

4根φ1.5m桩基方案哑铃形承台平面图（单位：cm）

 

X 项目位于城市中心区地段，我司承接其全过程跟踪审计。 该项目X期工程规划总用地17656.36m2，总建筑面积80306.12m2，地上建筑面积69843.77 m2，地下建筑面积10462.35 m2。 拟建建筑物由2栋40层（编号为1#、3#）、1栋45层（编号为2#）民用建筑组成，下设一层整体地下车库，其中1#、3#楼高度为112.30m； 2#楼高度为126.30m，业态均为超高层建筑，该区地块为项目尾期。

（1）现场情况

地下室底板处于4层粉质粘土(fak=400kPa)或5层粘土(fak=420kPa)内。 在此基础上，本工程塔楼部分基础设计采用φ900钻孔灌注桩+筏板基础，车库地下室部分采用筏板基础。 （2）土质分析

根据地勘报告（详见下表）项目现场土质性质显示，场区地下水主要为孔隙上层滞水和裂隙水两种： 孔隙上层滞水赋存于人工填土中,大气降水及周边生活用水是其主要补给来源； 裂隙水赋存于下伏岩层裂隙中，该地下水埋藏较深，场区地下水和土对混凝土及混凝土中的钢筋具微腐蚀性,建筑场地类别为Ⅱ类，可不考虑液化影响。

（3）方案优化设想

我司在拿到桩基图测算时发现，该区地块桩基是按φ900mm钻孔灌注桩进行设计的，而前期地块因地质情况良好采用天然地基方案，于是我司从成本角度出发向业主方提出了方案优化设想。

（3）会议商榷

经地质方面专家、设计院、业主方及咨询方开会商议，根据现场实际施工条件、施工质量要求、施工技术等，并结合经济性投资原理，将φ900钻孔灌注桩调整为φ800钻孔灌注桩方案，结构筏板基础不变，混凝土等级由原来的C35和C40全部调至C35，其余未调整，具体详见方案调整对比分析。

No.3

方案调整对比分析

（1）方案对比

         

（2）经济对比

         

（3）方案分析结论

通过方案对比测算显示，两者相差金额约87.45万元，占原造价的16.70%，经设计院论证，该方案可行。

No.4

二次方案调整背景

（1）二次方案优化设想

根据现场实地勘察情况，地质方面专家、设计院发现该区地块地基承压能力表现良好，可能高于前期地块地基的承压能力，于是项目商议讨论先做试桩，对1、3号楼进行浅层平板荷载试验后，再商议是否调整优化桩基方案。

（2）平板荷载试验

本地块地基类型为天然地基，检测方法为堆载法，加载方式为慢速维持荷载法，最大加载值为破坏性试验，承载面积为1m2，在1#楼检测点数为3个点，编号为S1#、S2#、S3#，在3#楼检测点数为4个点，编号为S1#、S2#、S3#、S4#，详见下表：

1#楼浅层平板载荷试验结果表

         

3#楼浅层平板载荷试验结果表

         

（3）二次方案优化

根据平板载荷试验显示结果，该区地块地基承压能力确实优于前期，考虑前期住宅业态均为高层建筑，未做过超高层建筑，而本地块均为超高层建筑，故住宅部分必须采用桩基工程，但通过平板载荷试验显示结果可调整桩基类型，由原方案钻孔灌注桩优化调整为CFG桩，具体详见二次方案对比分析。

二次方案调整对比分析

（1）方案对比 （2）经济对比

方案分析结论

通过方案对比测算显示，两者相差金额约115.40万元，调整比例15.79%，由上述可知，从原图设计的φ900钻孔灌注桩调整至最终的φ600的CFG桩，成本共优化202.85万元