background image

底也会产生沉降,这一沉降和上述桩本身的压缩导致桩身与土体、嵌岩段桩身与岩体产生相
对位移,从而产生侧阻力。而这种桩身弹性压缩和桩底沉降是随着长径比

l/d 的增大而增大

的,因而导致摩擦力和侧阻力的增大。

 

  同时,传递到桩端的应力也随嵌岩深径比

hr/d 的增大而减小。当 hr/d>5 时传递到桩端

的应力接近于零;但对泥质软岩嵌岩桩,

hr/d=5-7 时,桩端阻力仍可占总荷载的 5%~

16%。  

  由此可见,端承桩和摩擦桩的区分,不能单纯从是否嵌岩来区分,要考虑上覆土层的
性质和厚度、桩长径比、嵌入基岩性质、嵌岩深径比和桩底沉渣厚度等因素。

 

  五、桥梁桩基沉降的计算情况

 

  基础的沉降,本次规范参考前苏联

1984 年《公路、铁路、城市道路桥涵设计规范》,在第

4.3.3 条规定:相邻墩台间不均匀沉降差值(不包括施工中的沉降),不应使桥面形成大于
0.2%的附加纵坡(折角)。这样,可使桥上设施,如伸缩装置、连续桥面、支座能够适应
(上述设施除适应不均匀沉降外,尚需适应安设以后的上部结构挠度、冲击、制动力和可能
的由于弯、坡、斜引起的行车因素)。

 

  桩基础的沉降是一个十分复杂的问题。由于很难对桩周围土体的应力应变关系做出细致、
实际的观察,至今还不能从客观现象观察中提炼出反映桩周土真实的应力应变关系的数学
计算模式。观察土体中桩基础,特别是观察软土中摩擦桩的沉降过程发现,它的第一特征是
它的时间性。土中桩基础的沉降常要经历一个很长的时间过程。一般竣工后

5~7 年的沉降速

率才降到每年

4mm 以下。这些现象表明,软土中桩基础沉降的主要部分是与时间因素有关

的。按目前土力学的知识,沉降的主要部分应由固结变形和土体的流变组成。

 

  土体中桩基础沉降的第二特征是刺入变形。一系列试验表明:桩发生沉降时,刺入变形
是构成桩沉降的不可忽略的一部分。现场试验的历时都不可能太长,土的固结和徐变现象不
可能充分发展。但试验结果充分说明,桩基础沉降的发生、发展过程中,桩侧和桩端附近的
土体很早就已表现出非线性的性质,而不只是只有在桩的承载力接近极限时,土体才开始
出现塑性。研究桩侧摩阻力时发现:在桩土之间的相对位移很小时,摩阻力的大小与相对位
移成正比。当相对位移达到某一极限值

Q 时,摩阻力达到极值,桩土之间将产生滑动位移。

这一极限值称为最大弹性位移。最大弹性位移的值并不大,一般认为

Q=2~5mm。对于细长

桩,当桩顶荷载不大时,由于桩身的弹性压缩,桩上部的桩土相对位移就已能超过这一极
值,产生滑移。在不断加载的过程中产生滑移的区域不断扩大;另一方面,桩与桩之间土体
变形的滞后(固结和徐变)使滑移区域不断变化。这一滑移现象是产生刺入变形的主要原因。
 
  桩基沉降的第三特征是桩端下土体的压缩变形。桩侧土体和桩端以下的土体在应力场的
作用下,由于固结和徐变的作用,会继续产生变形。其中,桩尖标高以上的桩侧土体的固结
压缩和流变更为重要。由于桩身的变形基本是材料的弹性压缩。因此在这段时间内,桩侧土
体质点向下的位移将逐渐大于同一深度处桩质点的位移,即在桩的上部,桩身质点向下的
位移与相邻土质点之间的位移差会减小,甚至改变为负向。由于位移差产生的桩侧摩阻力也
将随之减小,甚至产生负摩阻力。为了使减小了的桩周土反力与桩顶荷载平衡,必须产生一
个新的沉降增量,增加桩土相对位移来增加土反力。

 

  六、计算桥梁桩基的承载力情况

 

  在桥梁建设中,计算桥梁桩基承载力是桥梁设计的核心。在《公路桥梁地基与基础设计
规范手册》中明确规定了公路桥梁桩基承载力的计算公式,支承在嵌入基岩内或基岩上的钻
(挖)桩。公式中,关于单桩轴向受压容许承载力

[P]的计算公式为: 

  

[P]=(C1A+C2Uh)Ra 

  

C1、C2 代表确定系数,一般需综合考虑岩石破碎程度、清孔的情况等因素;h 表示不包