轻质泡沫混凝土在桥台台背回填中的应用研究

基 计 算 模 型 见 图 １，各 土 层 地 质 参 数 见 表 １。
１ 对 桥 台 桩 基 受 力 的 影 响
以芜合高 速 中 某 １２０ 简 支 桥 面 连 续 的 预 制
Ｔ 梁桥为例，其 桥 宽 １８ ｍ，桥 台 为 柱 式 台 配 桩 基
础 ，桩 径１．３ｍ，桥 台 处 路 面 填 土 高 度 为４ｍ，桩
（２）计 算
狀
∑ 犚ａ ＝ １２狌犻＝１狇犻ｋ犾犻 ＋犃ｐ狇狉
（１）
狇ｒ ＝ 犿０λ［犳犪０ ＋犽２γ２（犺－３）］
（２）
式中：［犚犪］为 单 桩 轴 向 受 压 承 载 力 容 许 值，ｋＮ；
狌 为桩身周长，ｍ；犃ｐ 为桩端截面面积，ｍ２；狀 为 土
的层数；犾犻 为承 台 底 面 或 局 部 冲 刷 线 以 下 各 土 层
轻质 泡 沫 混 凝 土 是 一 种 新 型 的 环 保 工 程 材 料，可 现 场 施 工 浇 筑，且 具 有 良 好 的 物 理 力 学 性 能，目前在建筑领域已得到广泛应用［１］，但该 材 料 在公路桥涵领 域 中 运 用 的 还 相 对 较 少［２］，下 文 将 结合某工程实例，对 其 作 为 台 背 回 填 材 料 的 桥 台 受力情况进行计算分析。
总 第 ２９２ 期 ２０１９ 年 第 １ 期
交 通 科 技 ＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＤＯＩ１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１７５７０．２０１９．０１．００５
ＳｅｒｉａｌＮｏ．２９２ Ｎｏ．１Ｆｅｂ．２０１９
轻质泡沫混凝土在桥台台背回填中的应用研究
０．５８ ０．２５
犳犪０／ｋＰａ
１８０ ２６０ １００ ３５０ ５００
狇犻犽／ｋＰａ
４０ ６５ ３０ ７０ １００
桩基类型为 摩 擦 桩［３］，按 “ｍ 法”计 算 台 背 填 桩 身 最 大 弯 矩 位 置 均 位 于 地 面 下 ２．８ ｍ 处，
料不 同，其 他 受 力 情 况 相 同 时，桩 身 弯 矩 与 变 形， 桩身剪力图见图２。
表 １ 土 层 地 质 参 数 表
图 １ 桩 基 计 算 模 型 （单 位 ：ｍ）
序号
① ② ③ ④ ⑤
土层
粉质黏土 粉质黏土 细砂 全风化花岗片麻岩 强风化花岗片麻岩
饱 和 重 度／ （ｋＮ·ｍ－３）
２９．３ ２９．３
２７ ２５ ３５
内 摩 擦 角／ （°）
１５．８ １７．４
１５ ２０ ３０
液性指数
束 时 地 面 总 沉 降 盆 形 图 ，见 图 ４。
图 ４ 地 面 总 沉 降 盆 形 图 （单 位 ：ｍ）
由 图 ４ 可 见 ，工 况 一 、工 况 二 在 新 路 基 处 计 算 点深度范围 内 各 层 固 结 度 均 达 到 １，可 得 计 算 基 准 期 内 各 压 缩 层 均 已 完 成 固 结 ，沉 降 值 达 到 稳 定 ； 工况一、工况二均 会 使 老 路 路 基 部 分 和 新 路 路 基 部分产生不同程 度 的 固 结 沉 降，新 路 基 部 分 沉 降 值明显大于老路 基 部 分；工 况 二 中 新 路 基 部 分 最 大沉降量为０．０３８ ｍ，工 况 一 中 新 路 基 部 分 最 大 沉 降 量 为 ０．０６４ ｍ；工 况 二 引 起 的 老 路 基 沉 降 量 为 ０．００６～０．０１８ ｍ，工 况 一 引 起 的 老 路 基 沉 降 量 为 ０．０１９～０．０４５ ｍ，故 采 用 轻 质 泡 沫 混 凝 土 材 料 回 填 桥台能明显减少桥台路基处的地基固结沉降量。
结 果 对 比 见 表 ２。
表 ２ 结 果 对 比 表
项目
工况一
台背填料
普通碎石填料
填土对桥台桩基压力
采用库仑主动 土压力标准值
土压力设计参数
γ ＝ ２１ ｋＮ／ ｍ３φ＝４０°
地 面 处 桩 身 水 平 位 移／ ｍｍ
１．０６
转 角／ｒａｄ
－０．９８×１０－３
桩身最大弯矩／（ｋＮ·ｍ） １４２７．６５
转 角 ，减 少 了 对 桥 台 的 危 害 。
２ 对 桥 台 路 基 估 计 沉 降 的 影 响
本工程桥台台背回填所采用轻质泡沫混凝土 容重值为８．３ｋＮ／ｍ３，路基 回 填 长 度 为 １．５犺＋３ ｍ，其中犺 为路面填 土 高 度，犺＝４ ｍ，路 基 与 桥 梁 同 宽 ，路 面 宽１８ｍ，边 坡 坡 率 为１∶１．５，计 算 断 面 见 图 ３。
工况二 轻质泡沫混凝土 土压力为０
０．３５ －０．２２×１０－７
图 ２ 桩 身 剪 力 图
２０
李 易 等 ：轻 质 泡 沫 混 凝 土 在 桥 台 台 背 回 填 中 的 应 用 研 究
２０１９ 年 第 １ 期
桩身轴 向 受 压 承 载 力 容 许 值 可 ［３］ 按 式 （１）、
厚度；狇犻 为 桩 端 处 土 的 承 载 容 许 值，ｋＰａ；狇犻ｋ为 与
犾犻 对 应 的 各 土 层 与 桩 侧 的 摩 阻 力 标 准 值，ｋＰａ；
犺 为桩身周长，ｍ；犽２ 为容 许 承 载 力 随 土 深 度 的 修
正系 数；γ２ 为 桩 端 以 上 各 土 层 的 加 权 平 均 重 度，
ｋＮ／ｍ３；λ 为修正系数；犿０ 为清底系数。
按式（１），（２）计 算 可 得 工 况 一 桩 长 为 ２４ ｍ，
工 况 二 桩 长 为 ２２ ｍ。
由此可见，本 案 例 中 工 况 二 采 用 轻 质 泡 沫 混
凝 土 材 料 回 填 桥 台 台 背 ，较 设 计 方 案 一 ，缩 短 设 计
桩长８％左右，能 够 明 显 减 少 桩 基 的 水 平 位 移 及
李 易１ 胡 焕 忠１ 褚 胜 群２
（１．中 交 第 二 公 路 勘 察 设 计 研 究 院 武 汉 ４３００５６； ２．安 徽 巢 湖 路 桥 建 设 集 团 有 限 公 司 巢 湖 ２３８０００）
摘 要 以某桥台采用轻质泡沫混凝土回填为工程实例，采用“ｍ 法”及 沉 降 系 数 法 计 算 分 析 桥 台 桩 基 的 受 力 情 况 和 桥 台 路 基 的 固 结 沉 降 量 ，并 与 采 用 普 通 碎 石 回 填 该 桥 桥 台 的 工 况 进 行 对 比 ，得 到 采 用 轻 质 泡 沫 混 凝 土 回 填 该 桥 台 背 ，能 缩 小 对 桥 台 的 危 害 和 减 少 桥 台 路 基 的 固 结 沉 降 量 的 结 论 。 关键词 轻质泡沫混凝土 桥台桩基 台背回填