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1、新规范下的钻孔灌注桩桩长计算摘 要 运用新桥规进行静定结构的桩基础长度计算，采用公路一I级荷载标准，以标准跨径16mt桥面全宽10m桥面铺装12cm防水混凝土 +5cm沥青混凝土、盖梁长度10.5m的预应力空心板桥为例说明钻孔灌注桩的桩长计算与老 桥规的不同。关键词 钻孔灌注桩、自重、车辆荷载、车道荷载、桩长、冲刷深度钻孔灌注桩基础由于施工技术较成熟、工期短、检测方法较完善等优点被广泛应用于大中桥梁的 基础设计中。自公路桥涵设计通用规范JTGD60-2004、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵 设计规范 JTG D62-2004 »和公路桥涵地基与基 础设计规范JTG D63-2007
2、 »发布以来，在桥涵结 构计算上，新旧规范交替使用，计算方法比较混乱， 故撰此文以推进新规范的应用。对比新老规范的主要不同之处有以下几点：1明确了公路桥涵结构应 进行承载能力极限状态和正常使用极限状态设计； 2引入了公路桥涵设计的安全等级及其重要性系 数；3适当调整了公路桥涵分类标准；4新规范取消了原标准汽车荷载等级，改为采用公路-I级和公路-n级标准汽车荷载；取消了挂车和履带车验 算荷载，将验算荷载的影响间接反映在汽车荷载 中；5将汽车冲击系数以跨径为主要影响因素的计 算方法，改为以结构基频为主要影响因素的计算方 法。本文仅以双柱式钻孔灌注桩的桩长计算为例， 说明新规范下桩长的计算
3、过程。该桥是河南省商丘市境内王引河上的一座桥 梁，上部为预应力空心板结构，下部为柱式结构， 钻孔灌注桩基础；桥面全宽10m跨径3-16m；桥面铺装为12cm防水混凝土 +5cm沥青混凝土；桥位 地质情况经钻探后得到岩土勘察报告，可提供有关数据。一、永久作用桩长计算时，永久作用主要表现为结构重力， 下图为桥梁结构横断面图。1、上部构造(一孔)(1) 空心板：10X 6.72 X 25=1680kN(2)桥面铺装：防水碎：0.12 X 9X 16X 25=432kN沥青碎：0.05 X 9X 16X 23=165.6kN(3)防撞护栏：8.78 X 25+4.7=224kN。一孔上部构造总重 25
4、01.6kN。2、下部构造：(1)盖梁：16.38 X 26=425.88kN(2)立柱：兀/4 X 1.2 2X3X 25=85kN(3)灌注桩：假设桩长 28米，桩头位于地面 线以下1m左右，冲刷深度 3.5m ,桩底为 透水性土层，桩基自重按浮重计。兀/4 X 1.5 2X ( 3.5-1 ) X 25+ 71/4X1.5 2X ( 25-2.5 ) X 15=706.5kN。一根桩基承受的恒载之和为：(2501.6+425.88 )/2+85+706.5=2255.24kN 。二、可变作用：1、公路-I级车道荷载均布荷载 q k=10.5kN/m集中荷载 P k=180X (1 + (
5、15.5-5 )/ (50-5 ) =222kN剪力计算时 P k=1.2 X 222=266.4kN2、冲击系数结构基频 f1 = 二 EC （桥规 JTGD62- 1210 mc2004条文说明43条）mc =G/g =1.577 103NS2/m2二3.2510100.072469.812 15.52 1.577 103（桥规 JTGD60- 2004, 4.1.6 式）结构重要性系数丫 0=1.0，恒载分项系数丫 G1=1.2 , 汽车荷载效应的分项系数 丫 Q1=1.4。偶然组合永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标准值效应相组合。偶然作用的效应分项系数取1.0
6、;与偶然作用同时出现的可变作用，可根据观测资料和工程经验 取用适当的代表值。5.05Hz =1.4 2255.24 1.2 222 10.5 16 2 0.5= 3625.34kN当 1.5Hz < f1 <14 Hz=0.17671n f -0.0157（桥规 JTGD60- 2004, 4.3.2 式）所以 J =0.270 1 J =1.2703）汽车荷载横向分配系数修正的刚性横梁法Ii-±pIiai I i飞2Ii1Gl2" T（式中 G/E=0.412E%a"HC5525ir四、桥墩桩桩长计算：钻孔桩容许承载力按公路桥涵地基与基础设计规范JT
7、G D63-2007 式（5.3.3-1）计算1Ra =u£ qj +Aqt。2 i=1qr = m。' Hfa0 1 - k2 2 h - 3 ?式中：Ra 单桩轴向承载能力容许值（kN）,桩身自重与置换土重（当自重计入浮力时，置换土重也计 入浮力）的差值作为荷载考虑；u一桩的周长（成；Ap桩端截面面积（ni）,对于扩底桩，取扩底截 p面面积 A-：r2 =3.14 0.752 =1.77m2;，层的层数;li 一承台底面或局部冲刷线以下各层土的厚度（成，扩孔部分不计；qk 一与li对应的各 土层与柱壁 的极限摩阻 力三、荷载组合1.承载能力极限状态设计：基本组合永久作用的
8、设计值效应与可变作用设计效应相组合，其效应组合表达式为：,mn7S =7 y 7 S S y V S0°ud0 - Gi °GikQ1 V-Q1k* Qi °Qik3j =2'mn、或"ud ='% £ SGid +SQ1d + 中工 SQid2j戈J（kPa）,宜采用单桩摩阻力试验确定， 当无试验条 件时按规范（JTGD63-2007）表5.3.3-1 选用，本 文采用王引河桥桥址岩土勘察报告中的数据；q 一桩端处土的极限承载力（kPa）,按下式计算：q=m0九Ufa0】十k2y2（h 39。当计算值超过下列值时，宜按下列值采
9、用：粉砂 1000 kPa ；细砂 1150 kPa；中砂、粗砂 1450 kPa；碎石土 2750 kPa；Ifa0 一桩端处土承载能力容许值(kPa),按规范(JTG D63-2007 )第 3.3.3 条确定；h 一桩尖处土的埋置深度(m),对于有冲刷的基础， 埋深由一般冲刷线起算；对无冲刷的基桩，埋深由天然地面线或实际开挖后的地面线起算；h的计算值不大于40m,当大于40m时，按40m计算，或按 试验确定其承载力；k2地面土的容许承载力随深度的修正系数，桩端处持力层土类按规范(JTG D63-2007)表3.3.4 选用；飞2 一桩端以上各土层的加权平均重度(kN/m3),若持力层在水
10、位以下且不透水时，无论桩端以上土层 透水性如何，一律取饱和重度；当持力层透水时， 则水中部分土层取负重度；九一修正系数，按规范(JTGD63-2007)表5.3.3-2l 255-选用，本例一=17，透水性土层 九=0.7； d 1.5m0 清底系数，按规范(JTG D63-2007)表5.3.3-3t 0.5-选用， 本例一E=0.33,因此取 mb =0.7。d 1.5根据该桥的岩土勘察报告选用以下数据进行计算土层 序号土层 厚度冲刷线 下每层 桩长摩阻力承载 力容重k2每层摩 阻力151.54513019.21328.692334012019.61584.343885520020.4 1
11、.52142.6412105018020.22.52434.751006020020301 1 n .凡 1 =二u" qiJ Aq,2 p1二一 5490.331.77 570.73=3755.36 . Sud经计算表明单桩容许承载力力略大于单桩承 载能力极限状态下效应组合设计值，说明初拟桩长 比较合理，可以作为设计结果使用。结论：随着新规范的深入应用，很多结构类计算要进 行更新和完善，钻孔灌注桩桩长的计算只是其中之 一。现在大量的计算程序均可对桩基长度进行计 算，但大部分程序是给出一个桩顶力和土层地质情 况，经过计算机反解给出桩长。在桩顶力的选用上 需经过荷载组合和实际情况加以考
12、虑后给出，本文根据新规范的承载能力极限状态对荷载作用进行 组合，适用于对计算机程序计算结果的复核和验 算。在计算桥台桩时，由于现在的桩柱式桥台一般 采用台后放置搭板的结构形式，可以认为搭板也是一孔小跨径的简支梁板进行加载计算。此时桥台桩基承受半孔跨径荷载和半孔搭板荷载作用。参考文献：1 . JTG D60-2004.公路桥涵设计通用规范2 . JTG D63-2007.公路桥涵地基与基础设计规范3 .范立础.桥梁工程.北京：人民交通出版社，20044 .袁伦一，鲍卫刚.公路钢筋混凝土及预应力混 凝土桥涵设计规范条文应用算例.北京：人民 交通出版社，2004桩周土层摩擦力计算总计如下：nuy qikli =328.69+584.34+2142.6+2434.7 i 1=5490.33 kN桩尖处土的容许承载力计算如下：qr 二mb r fa01 k2 2 h -3= 0.7 0.7 ：200 2.5 20.2 22.5-3 /= 570.73kN单桩容许承载力计算如下：