桥台台后填土对桩基产生的附加水平力计算

第1期 (总 第68 期 ) 1 9 9 1年 2 月2 0 日 华 东 公 路 E A S T CH 工N A H IG HW A Y N o . 1 (T o t a l N o 。 6 8 ) F e br u a r y 1 9 9 1 桥台台后填土对桩基产生的附加水平力计算 丁立新 铁道部 大桥工程局勘刚 院 [提要 】桥 台台后续土对桩基产生 的附加水平 力计算 , 现 行规 范中没有 明 确 的 规 定 , 而其对桥 台桩基大型钻 孔尺寸的确 定以 及 软土地区桩基的 受力起着决 定性的作用 , 本文拟在前人研 究成果的基拙上 , 运用土力学原理上提 出 了一个计算方法 。 1 概述 在一般的计算中 , 作用于桥台上的水平土 压力算到承台底面或原地面线处 为止 , 而没有 计及由于 台后填土引起的作用于承台底面以下 或原地面线 以下桩基上 的附熬水平力 。 对于桥 台大型钻孔尺寸的确定 , 在大多数情况下水平 荷载的作用是决定性 的因素 , 对于软土地区 , 此项水平力必须加 以计算 , 京广复 线二 道 桥 广台桩基的破坏便是一个明显的例证 。 因此 , 国内外学者对此研究越来越多 , 主要研究的问 是 : 桩所受的荷载究竟多大 ; 土对桩的支承 力影响如何 。 对于这两个间题 , 一些理论 解至今仍不能 提供满意的回答 , 因此 , 实际工作者 目前都试 图通过简单而概括的估算值作为依据 。 国外大 多数情况下都是据试验资料按基床模量法来进 行计算。 而我国在这方面所做试 验几乎没有 , 并且在这方面的计算方法探讨也几乎没有。 本 文拟在前人研究成果的基础上 , 采用土力学原 理来解释 , 提出一个计算办法 。 2 土压力图形及侧压力系数 在桥台桩基 中 , 台后填土引起的水平土压 力在地面线 以上按主动土压力进行计算 , 这在 现行中是很明确的 。 地面线 以下的土压力 图形该如何取? 假定桥头路堤填土为地面以上 一条形的一端为无限长的均布荷载 , 则其对地 基各土层产生的土压力可借用对条形基础的分 析方法来进行。 荷载未加以前 , 各土层仅 受土的自重压力 (即原存压力) 的作用 , 压力 分布规律是上小下大的三角形 。 在加上填土荷 载之后 , 填土荷载压力是从地面线向下扩散 , 其分布规律是上大下小的三角形 。 原存压力 引 起的水平力在施 工桩基前后都处于平衡状态 , 填土荷载是在桩墓施工完 以后才能施加的 , 它 在土中产生了附加压力 。 所 以 , 要计算的只是 填土荷载引起的水平力 , 是上大下小的三角形。 这样借用对条形墓础的分析方法 , 地面 以下深 度为 Z处的附加水平侧压力 为 : P z = 是· a : (1 ) 式中 咨为侧压力系数 , 在无实测资料时 可 用 表 l 。其中之= t工/( 1 一 u) , 推导过程可参 见文献 〔1」 。 u 为地基土的泊松比 , 随土壤种类 及 壮 态而定 ; 砂 ( 密实 ) 砂 (松散 ) 细砂 (e = 0 . 4 、0 . 了夕 粗砂 ( e一 0 . 4 、 0 . 7 ) 粉 土 粘土 (湿的 ) 粘土 (砂质的 ) 饱和粘土或粉土 冰溃土 (湿的 ) 黄 土 10 . 3 0‘ 0 . 4 0 0 . 4 3‘ o 0 . 2 0 、 0 . 3 5 一0 . 2 5、O }。 · 邪 . 0 . ” 一 0 . 1 5 一0 . 1 8 6 7 5 3 3 0、 0 . 3 5 . 0 . 4 3、 0 . 5 3 1 0 ~ 0 . 3 0 }0 . 1 1、 0 . 4 3 2 0、 0 . 3 5 2 5 ~ 0 . 5 3 . 4 5‘ 0 . 5 0 10 . 8 2、 1 . 0 0 0 . 2 0、 O , 4 。一0 . 2 5 、 O 1 0、 0 3 0 0 . 1 1 一 0 7 5 4 3 月〕r . 胡. 门. . 国. 昌 比1 , . 二; 山. . . . 尸 矛映目 . , 翩 . . 侧帜 叮 . . . . ; . , J . 吸 盯. , . r 叮, ‘下. . . 叹 战 - . , , . . ~ 广 二 , 丫 日3 , 承矩 2, 研-第” a : 为台后填土对距地面深度 Z处产生 的 附力只竖向压力 。 3 桩蔫附加水平力计其 3 . 1 基 本假定 按弹性基础考虑土的弹性抗力时, 由于附 加水平压力的作用 , 将使桩身水平位移及桩身 第一个变形零点 (土面 以下 , 下同 ) 等都有改 变 。 但附加水平压力作用于桩侧第一变形零点 至第二变形零点 以及 以下部分 , 总的来说附加 水平力已经很小 了 (见 图1) , 并且它对桩的 弹性变形是起减小作用的, 这对改善桩上端的 变形状况是有好处的 。 为什么考虑用变形零点 而不用弯矩零点呢 ? 首先因桩在土中约束其变 形的是土的弹性抗力 , 对承台底桩端反力 , 桩 侧附加水平力的利弊取决于桩身的变形状况 , 见图1 , 其次当桩固结于承台底 , 在第一弯矩零 点为铰接 , 在第一弯矩零点以下的附加水平侧 压力 , 对桩身弯矩起着不利的作用 (见图2) , 其影响程度是不清楚的 。 厂一一一, 一三 ’火 一 ~ 芍节 二一 :、 一扣 - ; 卜 ’ + l 拼生 ’ 三’一 ’ 一诈 , ‘.J.汾”升人厂、叙, 一小、 、 一土图2 图3 ( a ) 设桩与承台为固结 ( 固端 a) , 第一 变形零点为 固结 ( 固端b) , 取承台底至桩第一 变形零点的距离y 。为弹性梁的跨度 , 附加水平 侧压力从台后侧施加到这一段桩上。 ( b ) 第一个变形零点以下的附加水 平 侧 压力 , 它对桩的受力状况有好处 , 并且值已很 小 , 故忽略不计。 ( c ) 对于行列式排列的桩基 , 假定承台底 以下全部附加水平侧压力 由后排桩承受 , 对梅 花形式排列的桩 , 假定由后二排桩共同承受 , 但如第一排桩计算宽b 。 ) 桩中至中距时 , 仍应 由第一排桩承受 , 其计算宽度 b 。按 文 献 〔2〕 办理 。 ( d ) 因桥台桩基绝大多数 为低桩 承台基 础 , 故本文的计算方法仅按低桩承台基础考虑 。 3 . 2 计算方 法 作用于桩基上的附加水平力计算图式确定 以后 , 先假定y 。值 。 根据文献 〔3〕不 难推导 出倒梯形 (见图3) 荷载下的固端a 为反力为 : 、.尹、声” 2八」 Z、了、、_ p x + 3 p : 6 0 _ 3 P x + 7P : 2 0 · y乞 · b0 . y 。 · b 。 MRa LLL.‘二 !!! }}} r l ~ 1一1 --- 一一一一+ 洲洲卜月一一档档11111 艺艺 NNN a 。。二二二二M 汽汽甘一 乏乏 bbblllll 了了了IIIII 百百百才才才 苦苦苦 、、、 又又又 \\\\\ \\\\\ \\\\\\\\\ 如果毫不遗漏地把桩在土 中的受力状况的 各种因素都反映出来 , 这是非常困难的 , 为了 可用现行的桥涵设计规范 , 将附加水平力的计 算作如下假设 : 式中M . 、 R : 分别为承台底处单桩的固端弯 矩和 水平力 , p , , p :分别为承台底处和桩身第一变形 零点处的台后填土引起的单位附加水平压力 。 根据所承受水平力的桩数求出艺M . 、 艺R 。 将其叠加到承台底面的外力艺M (弯矩 ) 、艺H (水平力 ) 中去 , 然后按文献 2中桩基m 法求出 了‘, 倘 y‘与y 。相差不多 , 则可根据 其 内 力 第 1期 (总第68 期) 1 9 9 1年2月2 0 日 华 东 公 路 E A S T C H IN A H IG H W A Y N o . 1 (T o ta l N o . 6 8 ) F eb r u a r y 1 9 9 1 金属镀塑防护网栏在高速公路上的应用 赵荣汉 郑州彩达金属制品有限公司 【提要 】高速公路是一项 大型的系统工程 , 金属镀塑防护 网栏 , 为高速公路建设提 供 了安 全、 耐用、 美观的 防护新产品 。 本文就金属镀塑产品 的特性以 及其在我 国应用情 况作 了介绍 , 供 大家参考 。 1 前言 “要想富 , 先修路 ” , 这话是广大人民群 众在脱贫致富道路上的经验 。 由此可见公 路建设在我国经济发展中的重要地位和作用。 而高速公路是一项大型的系统工程 , 要达到其 安全、 舒适、 高速、 运量大的目标 , 就需要全 社会各方面的共同努力 。 因此 , 多建、 建好 、 管好高速公路促进我国交通事业的发展 , 是我 们各行各业在公路工作中的光荣职责 。 我国目前已建成的高速公路近 50 0 公里 。 要实现高速公路建设现代化的宏 伟 目 标 , 摆 在我们建设者的身上担子 将 是 “ 任 重 而 道 远” 。 2 我国金属镀塑防护网栏的生产和使用 彩色镀塑金属制品是当代工业发展兴起的 新工艺、 新技术、 新产 品 。 这种钢 塑 复 合 产 品, 既能保持金属的高强度 , 又具有改塑料的 防腐性、 耐候性、 装饰性、 电气 绝缘性 , 使其 成为美观耐用的防腐节材。 我国把彩色镀塑金 属制品列入 “七五” 期间的重点开发项 目。 根 据冶金工业部 (8 7 ) 冶科字第 1 06 号文件 , 在原 冶金部副部长李非平同志和科技司的鼎助下 , 由冶金部金属制 品研究院主办 , 中国工程 “华 能 ” 技术开发公司及冶金部北京建筑研究总院 合作 , 于一九八七年从 日本引进了一条具有现 代技术水平的生产线装备 。 产品最大规格可达长3米、 宽2米 。 镀塑所 用原料主要是经过改性处理的热塑粉料 , 如聚 乙烯、 聚氯乙烯、 尼龙等 。 基材分钢板拉网和 钢丝点焊网两大类 。 该产品主要采用于高速公 路、 园林街道、 海港船舶等大型防护围网 。 年 生产能力可达Z oo o t 。 其产品性能如表所示 产 品 性 能 _严 退⋯单竺_ }_ _ _ _ 内空子费11 _ _ _ 夕;、 观 ⋯ { 造型美观 、 色泽鲜艳 、 平滑有光⋯ { 泽 、 手感柔和 涂层厚度 ⋯m m } 0 .2 ~ 0.7 附着力 耐侯性 耐化学性 表面绝聚性 涂料与基材结合牢固 , 不易剥离 适用温度 一 40 、70 , 极限一 70 、90 室内使用大于 2 0 , 室外使用大于 15 年以上 能承受一般酸 、 碱、 盐介质腐蚀 远大于s x l o ℃年 进行下一步的检算工作 。 否则再假定y 。 , 重 复 以上步骤直到y, 。与y 。相差不多 。 今 考 文 献 刘成宇 . 土力学和基础工程 . 北京 : 中国铁道 出 版 社 中国铁道出版社 . 1 9 8 6 · 7 3 李廉馄 . 结构力学 . 北京 : 人民教育出版社 . 1 9 了9 . 5 4 铁道部第三勘测设计院 . 软土地区桥涵锣计技术资料汇 编 . 19 8 2 . 10 1公8 1 . 4 铁道部标准. 铁路桥涵设计规范 ( TB JZ一85 〕. 北 京 :