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桥梁设计审查发现的通病（之八）灌注桩身弯矩

2014-01-15 21:45:01| 分类：桥梁设计审查 | 标签： |举报 |字号大中小订阅

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在审查设计时发现,摩擦桩配筋减半深度、不配筋深度常常比较随意，似乎有些不合理之处。询问之后都说是通过计算确定的，然而又拿不出计算书，解释为电脑程序计算，看不到过程。设计审查只有一天，千头万绪，又不可能亲手复核，往往不了了之。

闲暇之余，找了一本图表较多的资料[1]，用其中的图表和公式，估计一下自由桩头的弯矩分布，得到以下结果。把表三和图二、图三配合使用可以估计一个大概。虽然不能确定设计钢筋切断位置是否正确，但也可以作为与设计人员交流的起点。

1．地基刚度系数

桥梁设计审查发现的通病（之八）灌注桩身弯矩 - liu-xiaoyao - 我的博客 ——（式1）

式中，EI——桩的刚度；B——桩的宽度；k1和nh见表一、表二。

表一地基反力系数k₁

稠度		硬	很硬	坚硬
不排水抗剪粘聚力（C_u）	kN/m²	100~200	200~400	>400
k₁范围	kkN/m²	18~36	36~72	>72
k₁建议值	kkN/m²	27	54	>108

表二地基模量系数n_h

类	下对密度度		松	中密	密
沙性土	干或湿土n_h（塔沙其）	kkN/m³	2.5	7.5	20
	浸水土 n_h（塔沙其）		1.4	5	12
	浸水土n_h（里斯）		5.3	16.3	34
软土	软正常固结粘土		0.35~0.5
软土	软有机质淤泥		0.15

直径1m的混凝土灌注桩地基刚度系数计算如下，k₁和n_h取自表一、表二，只计算了具有代表性的土类。

桥梁设计审查发现的通病（之八）灌注桩身弯矩 - liu-xiaoyao - 我的博客

有以上计算可以得到R（或T）范围值，列于表三之中。

表三 R（或T）范围值（m）

土类	软土 T	粘土R	沙土 T
土类	弱 ~ 强
B=1m	6~5	5~3.5	3.5~2
B=1.5m	8.5~7	7~5	5~3
B=2m	10~8.5	8.5~6	6~3.5

2.桩身弯矩

力矩系数A_M、B_M示于图一，图中红线位置力矩减半计深度系数为Zb，深度Lb=Zb.T；蓝线位置力矩降到1/10，降到0时深度系数计为Zo，深度Lo=Zo.T。

M=M_H+M_M=A_mHT+B_mM_t ——(式2）

图一力矩系数图

图中，桩长深度系数Zmax=桩的入土深度L / T（或R）；深度系数Z

H、M_B为自由桩顶端水平荷载、弯矩；

从图一中提取弯矩零点、弯矩减半的数据，可以得到下面关系图二、图三。

图二弯矩零点位置估计图图三弯矩减半位置估计图

3.例

（1）当桩长系数Zmax>4时Zo和Zb保持不变,但是实际深度Lo、Lb不同；

（1-1）桩径B=1.5，强粘土R=5；桩长L=30m。Zmax=L/R=6；

Zo=3.5~4，弯矩零点位置桩长：Lo=Zo.R=17.5~20m；

Zb=1.75~2.5，弯矩减半位置桩长：Lb=Zb.R=8.75~12.5m；

（1-2）桩径B=1.5，弱粘土R=7；桩长L=30m。Zmax=L/R=4.28；

Zo=3.5~4，弯矩零点位置桩长：Lo=Zo.R=24.5~28m；

Zb=1.75~2.5，弯矩减半位置桩长：Lb=Zb.R=12.5~17.5m；

（2）当桩长系数Zmax<4时Zo和Zb随土层变化；相对于弱土和短桩。

（3）用（式2）可以估计桩身弯矩。

参考资料

[1]M.J. 汤姆林森（朱世杰译）桩的设计和施工.人民交通出版社.1984

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