1、1低桩承台桩基的内力分析与检算摘要：作者结合国外某一铁路工程项目的实际情况，应欧洲某一咨询公司结构工程师的要求，采用中国现行实施的标准对该项目上使用的低桩承台桩基的结构进行分析。为此，我们选择具有代表性桥墩的钻孔柱桩基础作为检算对象，通过借助铁路桥梁工程师 2.0 软件进行建模，再采用位移法计算弹性桩的方法求出桩顶内力和桩身各截面的弯矩，最后完成对桩基强度、配筋及其稳定性的验算，帮助咨询更容易理解和确认我公司的设计，从而达到较快批复图纸的目的。 关键词：低桩承台 桩基 内力 检算 中图分类号：TU473.1 文献标识码：A 文章编号： calculating object, through t
2、he help of the railway bridge engineer 2.0 software modeling, and then using displacement method to calculate the method of elastic pile out of the internal force for pile top and pile body each section of the bending moment, finally complete to pile foundation intensity, reinforcement and the stabi
3、lity analysis, help consulting easier to understand and confirm our design, so as to achieve the purpose of fast reply drawings. Key words: low pile cap by calculating of internal force of the pile foundation 21、工程概况 该单线曲线桥为该铁路全线项目的控制性工程，桥长 443.8m，曲线半径 2500m，设计最高行车速度为 150km/h。上部结构均采用预应力 32m简支 T 梁和有碴
4、无缝轨道，每孔梁重量为 2266kN，曲线桥线路设备重为69.21kN/m（含所有的二期荷载的重量） 。该桥的最高墩高为 13 m，墩身采用矩形变截面重力式桥墩，基础采用 4 根直径 1.25m 钻孔桩构成低桩承台，具体尺寸如图一所示： 承台底标高为 343.474m，桩底标高为 337.474m，设计桩长为 6.0m。原地面标高为 346.40m，原地面以下 05m 为粉质黏土；56.4m 为 W3强风化花岗岩；6.49.8m 为 W2 弱风化花岗岩。该桩基设计穿过 2.07 米粉质黏土层和 1.4 米强风化花岗岩层，并嵌入 2.53 米 W2 弱风化花岗岩中。桩基采用 C35 混凝土，主筋
5、为 20 根 20 的 HPB235 钢筋。 2、求桩底的弯矩和桩身的最大弯矩 本文借助铁路桥梁工程师软件 2.0 对该桥墩进行建模分析，得到在所有荷载组合情况下共 67 种承台底中心处的外力荷载组合，从中选取控制计算桩身弯矩的承台底中心处的外力组合为： 同时，从桩基验算结果中也可以得到：桩顶最大轴向力为：3687.53kN（已经换算成主力）和桩底最大轴向力 4609.12kN。以下通过位移法求弹性桩在上述荷载组合作用下桩顶的内力情况： 3计算宽度、桩侧地基水平系数的比例系数 m 和桩的变形系数 1）计算宽度：由于桩基为钻孔灌注孔，桩径应按 1.05 倍的桩径计算，即 2）桩侧地基水平系数的比
6、例系数： 假定 h2.5，换算深度 hm=2(d+1)=2(1.31+1)=4.62m。原地面至承台底厚度 2.93m，粉质黏土层(m0 取 10000kPa/m2)、桩顶以下 4.62 m 分别为 2.07m 粉质黏土层(m1 取 15000kPa/m2)、1.4m W3 强风化花岗岩层(m2 取 50000kPa/m2)和 1.15mW2 弱风化花岗岩(m3 取 8900000 kPa/m2)，根据换算前后地基系数图形面积相等，求出桩顶以下地基系数的比例系数:。 由于桩净距桩侧地基水平系数的比例系数的修正系数：,取较小值0.83。故修正后的桩侧多层土的地基系数的比例系数：。 2）桩的变形系
7、数: h=0.555*6.0=3.332.5 与假定相符，hm 不需要改变，属于弹性桩。计算桩顶的变位 QQ、MQ、QM、MM 考虑土的弹性抗力，按照铁路桥涵地基和基础设计规范中规定，当基础底面嵌入岩石内时，桩顶处的变位按下列公式计算： 计算桩顶柔度系数 1、2、3 由于低桩承台的桩基础顶面处于地面线以下，故。 4计算桩顶刚度系数 低桩承台桩群刚度系数 承台板侧面地基系数 C 图形面积：承台板侧面地基系数 C 图形对底面的面积矩：承台板侧面地基系数 C 图形对底面的惯性矩： 由铁路桥涵地基和基础设计规范可知，垂直对称低桩承台底部中心 O 处的竖向位移 b、水平顺桥向位移 a、水平横桥向位移、顺
8、桥向绕 O 点转角 和横桥向绕 O 点转角，则可按下列公式计算： 3、求桩底弯矩 Mh 和桩身的最大弯矩 Mmax A3、B3、C3、D3 为系数，按查表（铁路桥涵地基和基础设计规范表D.0.3-1） 。 从上表可知：顺桥向方向：桩底的弯矩 Mh=62.66kN*m，桩身弯矩最大弯矩在于桩顶处 Mmax=-290.8 kN*m。同样方法，可以求出横桥向方向：桩底的弯矩=-16.55kN*m，桩身弯矩最大弯矩在于桩顶处=77.6 kN*m。 4、桩底应力、桩身强度、稳定性及其配筋检算 5桩底应力检算：由铁路桥梁工程师 2.0 软件桩基计算结果可知：桩底的最大轴向力： 桩基嵌入基岩内 2.53m，
9、故其单桩轴向受压承载力容许值为：大于上述桩底的最大应力，因此单桩桩底承载力满足要求。 （其中岩石饱和单轴抗压强度取 15MPa，C1、C2 按一般岩石层及清底情况取值，而且由于钻孔桩而取值降低 20%。 ） 同时，在河床有冲刷时，桩基须嵌入基岩最小深度（且不小于0.5m）为：，故桩底嵌岩深度也满足要求。 桩身强度及配筋检算： 1）按偏心受压构件强度来检算桩身最大弯矩处混凝土的压应力： 轴向力作用点至构件截面重心的距离考虑偏心距对值的影响系数挠度对偏心距影响的增大系数 则桩身最大弯矩处混凝土的压应力： 桩身混凝土强度采用 C35 混凝土，对应弯曲受压及偏心受压混凝土的容许应力为 11.8Mpa，
10、大于 4934kN，故满足要求。 2）按具有纵筋及一般箍筋的轴心受压构件来验算桩身的强度和稳定性： 桩身纵向钢筋采用 20 根的 HPB235 钢筋，纵向弯曲系数，则小于 C35混凝土的中心受压容许压应力 9.4MPa。 综合所述，可知桩身强度及配筋设计完全满足最不利荷载组合作用下的强度及稳定性要求。 5、结束语 6通过以上低桩承台桩基的受力分析和检算，咨询对本项目上使用的桩基设计状况表示很满意，并即刻以书面的形式批复我方桩基的初步设计图纸，同意我方可以开始桥梁下部结构的施工，这为全线施工掀起了好的开端，同时也为全线其他结构初步设计图纸的批复奠定了良好的基础。 参考文献： 1铁道第三勘察设计院.铁路桥涵地基和基础设计规范（TB10002.5-2005）.北京：中国铁道出版社，2011. 2中铁工程设计咨询集团有限公司.铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范（TB10002.3-2005）.北京：中国铁道出版社，2011. 3中交公路规划设计院有限公司. 公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）.北京：人民交通出版社，2007. 4铁道第三勘察设计院.铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1-2005）.北京：中国铁道出版社，2011.
