地基系数的比例系数m的确定
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收稿日期 :2004 06 07 作者简介 :汪 林 (1971 —) ,男 ,工程师 ,1995 年毕业于长沙铁道学院桥 梁工程专业 。
设计上采用 5 片箱梁单独预制 、简支安装 ,现浇中横梁 及湿接缝 、张拉箱梁顶面的负弯矩钢绞线 ,最后进行临 时支座的拆除 ,完成体系转换的先简支后连续的结构 体系 。桥梁支座采用 GYZ 和 GYZF4 型系列的板式橡 胶支座产品 ,临时支座在设计上采用传统的硫磺砂浆 临时支座的方案 。
5316 5611 5810 5919 6214
6413
注 :本表适用于冲积 、洪积的卵石土和圆砾土 ;适用深度范围为 1～
12 m。
获得 N (6315) 后 ,对其进行杆长校正得 N6315 。 铁道部第二勘测设计院针对卵石土和圆砾土回归
出公式
E0 = 4148 N061371565 4
(7)
MPa/ m2
m 范围值
5～30 5～20 5～30 5～20 20～30 30～120 30～120 30～120
1 概述
江西抚河钟岭特大桥是江西省抚州市东乡到临川 一级公路上的一座特大型桥梁 ,桥全长 921 m ,上部构 造为 26 ×35 m 的装配式部分预应力混凝土连续组合 箱梁 ,全桥共计 5 联 ,第 1 、2 、4 、5 联为 5 ×35 m ,第 3 联 为 6 ×35 m。桥梁横断面由 5 片单室箱梁组成 ,该桥在
土类
松散砾砂 可塑砂粘土 松散砾砂 可塑砂粘土 松散圆砾 中密漂卵石 松散漂卵石 中密漂卵石
按式 (5) 计 算的 m 值
415 3131 218 4152 3143 618 2195 6131
按式 (8) 计 算的 m 值
4168 719 9132 19186 23109 61145 3019 9216
粉质粘土 314 613 915 1312 1714 2115 2610 3018 3518 4110
E0 粉土 310 415 612 812 1014 1216
粉细砂
418 714 1012 1212 1411 1611 1810 2010 2110
中 、粗 、砾砂
718 917
1512
2012
深 、E0 视为土层的平均变形模量 ,而后根据式 (5) 定出 m 值。
经后述的计算实例分析 ,在某些情况下 ,利用式 (5) 计算出来的 m 值对于浅层土符合较好 , 接近于规 范的低限值 ,但深层土的 m 值与低限值相差太大 。因 此 ,用式 (5) 计算 m 值有时误差较大 。
再仔细分析表 2 和表 3 ,发现对应于某一种土 , E0 与 m 值的数值范围接近 ,可以直接归纳出
·桥 梁·
地基系数的比例系数 m 的确定
李 俊 , 强士中 , 李小珍
(西南交通大学土木工程学院 四川成都 610031)
摘 要 :在没有试桩资料的情况下 ,根据动力触探击数 ,可以获得土层的变形模量 ,然后计算得到地基系数的比例系 数 m ,降低按桥规建议表格取值的任意性 。
关键词 :地基系数的比例系数 ; 动力触探击数 ; 变形模量 ; 桩基础
本文讨论以《桥规》建议的表 1 为基础 ,通过动力 触探击数来确定 m 值 ,以降低取值的任意性 。
2 采用动力触探击数确定 m 值
由前述的公式 (2) ,得
m = Cy/ y
(3)
若能得到 Cy ,利用公式 (3) 就可以求出 m 。
Glick (1948) 认为可用式 (4) 计算桩侧土的 Cy[5] 。
的荷载值 (大量桩基设计经验表明地面水平位移一般
不超过 6 mm) ,然后反复假定 m ,直至计算得到的地面
收稿日期 :2004 06 21 第一作者简介 : 李 俊 (1972 —) , 男 , 讲师 , 西南交通大学在职博士研 究生 。
铁道标准设计 RAILWAYSTANDARD DES IGN 2004 (11)
0～215 松散砾砂
1125
0123
118
215～312 可塑砂粘土 2185
013
215
312～418 松散砾砂
来自百度文库
4
0123
318
418～517 可塑砂粘土 5125
013
516
517～1016 松散圆砾
8115
012
817
1016～1114 中密漂卵石
11
0118
3311
1114～1414 松散漂卵石 1219
水平位移为 6 mm 时 ,此时假定的 m 即为该种土的 m 值[1] 。
编号 1 2 3 4 5 6
表 1 非岩石地基的 m 值
土的名称 流塑粘性土 、淤泥 软塑粘性土 、粉砂 硬塑粘性土 、细砂 、中砂 半干硬粘性土 、粗砂 砾砂 、角砾 、圆砾 、碎石 、卵石
块石 、漂石
MPa/ m2
m值 3～5 5～10 10～20 20～30 30～80 80～120
反力法 。线弹性地基反力法是将桩周土体视为弹性
体 ,由于对 Winkler 假定中的地基系数的取值不同 ,在 该方法中又派生出了 m 法 、K 法 、C 法 、张有龄法 。由
于 m 法简单实用 ,国内有关地基基础的设计规范大都
推荐采用该法 ,见公式 (1) 和公式 (2)
σy = CyΔx
(1)
Cy = my
《桥规》指出 m 值应采用试验实测值 。但在桩基 设计阶段 ,一般情况下难以具备本工程的试桩资料 , m 的取值多按桥规建议的表格选用 。从表 1 可以看出 , 桥规考虑了 6 种土的情况 , m 值仅由土类确定 (粘性土 考虑了潮湿程度) ,而没有考虑桩的刚度 、长度 、直径 、截 面形状及荷载条件和土的埋深的影响 ,并且地面位移假 定为 6 mm ,但其给出的是经验数据 ,经过了多项工程的 检验 ,若情况不很特殊 ,应该是可以使用的 。但在查表 过程中 ,即使是对于某一种土 ,设计取值存在任意性 ,会 影响计算精度 。因为表 1 给出的 m 值是范围值 ,高低 限相差较大 ,如卵石的高值与低值之比为 217 ;砂类土和 碎石类土还没有对土的密实程度进行区分 。
采用 m 法计算桩基 ,首要的是确定 m 值 。《铁路 桥涵地基和基础设计规范》( TB1000215 —99) (以下简 称《桥规》) 给出了 m 值参考用表 , 见表 1 。该表 m 的 确定过程为 :对桩进行水平静载试验 ,根据桩在地面处 承受水平荷载作用的试验结果绘制荷载 位移关系曲
线 ,从此曲线上找出相应于地面处水平位移为 6 mm
3 计算实例
某高架桥工程 ,下部结构采用钢筋混凝土单柱式 桩柱式墩 ,15 号墩的桩长 1615 m ,桩径 116 m ,穿入中 密漂卵石层 316 m。对工程 ,将 m 值的计算过程和结 果列于表 4 和表 5 。
表 4 m 值的计算 (一)
深度/ m
土类
土层的平均 土的 N6315平均值 深度/ m 泊松比 (击/ 10 cm)
0115
1118
1414～2113 中密漂卵石 17185 0118
5213
E0 平均值 / MPa 4168 719 9132 19186 23109 61145 3019 9216
铁道标准设计 RAILWAYSTANDARD DES IGN 2004 (11)
·桥 梁·
钢管混凝土临时支座施工技术
L ———桩长 (正弦曲线波长) ,m ; D ———桩径 ,m。 若 μ、L 、D 和 y 确定 , m 值的计算转为求 E0 的 问题 。
土的变形模量的确定有多种方法 ,如取土样做室 内压缩试验 、三轴试验以及进行现场的载荷试验 、标准
贯入试验 、旁压试验 、静力触探测试和动力触探测试
等 。动力触探测试相比其他手段 ,具有设备简单 、采集 的数据随深度连续和适用于任何土类的三大优点 ,特 别对于卵石地基 ,动力触探显得更为适用 。
(2)
式中 σy ———地基土的横向 (水平向) 抗力 ,MPa ;
Cy ———y 深 度 处 地 基 土 的 水 平 地 基 系 数 ,
MPa/ m ; Δx ———地基土的横向位移 ,m ;
m ———水平地基系数随深度增加的比例系数 , MPa/ m2 ;
y ———地基土自地面或局部冲刷线以下的深 度 ,m。
击/ 10 cm ;
表 2 卵石土和圆砾土的变形模量
N 6315
3
4
5
6
8
10
E0/ MPa
919 1118 1317 1612 2113 2614
N 6315
12
14
16
18
20
22
E0/ MPa
3114 3512 3910 4218 4616
5014
N 6315
24
26
28
30
35
40
E0/ MPa
2512 3012
注 :粉质粘土 (10 < Ip ≤17) 大致对应桥规的砂粘土 (7 < Ip ≤17) ,粉 土 ( Ip ≤10) 大致对应桥规的粘砂土 (3 < Ip ≤7) 。
由于土的变异性和测试误差影响 ,对于某一种土 , 根据动力触探击数经由式 (7) 、表 2 和表 3 得到的变形 模量随埋深并不线性增大 。因此 ,需要将实测的 E0 对 y 进行线性增大处理 ,或者将 y 视为土层的平均埋
中图分类号 :U443115 文献标识码 :B 文章编号 :1004 2954 (2004) 11 0083 02
1 概述
在桩顶弯矩和横向荷载的作用下 ,桩基的内力和 位移的计算方法可以归纳为四大类 :弹性地基反力法 、 极限地基反力法 、复合地基反力法和弹性理论法 。弹
性地基反力法又分线弹性地基反力法和非线弹性地基
定 ,再考虑到表 1 给出的 16 种土 , m 为定值 , 因此 , E0 与 y 最好是线性增大关系 。
84
表 3 沈阳地区部分土的变形模量
MPa
N 6315
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12
粘土 318 713 1114 1519 2018 2616 3218 3914 4612 5314
经过对临时支座的研究分析 ,从临时支座的制作 、 施工安全性 、施工操作的简易性 、环境保护及降低工程 成本等角度出发 ,在该大桥上采用了钢管混凝土临时 支座替代的施工方案 ,在大桥上进行了现场的实际应
表 5 m 值的计算 (二)
深度/ m
0～215 215～312 312～418 418～517 517～1016 1016～1114 1114～1414 1414～2113
汪 林
(中铁十一局集团第三工程有限公司 湖北十堰 442012)
摘 要 :根据江西省抚州市抚河钟岭特大桥临时支座的施工设计方案及现场施工的具体操作 ,介绍钢管混凝土临时 支座的制作 、施工工艺等技术要点 。
关键词 :公路桥 ; 钢管混凝土 ; 临时支座 ; 施工技术
中图分类号 :U443136 文献标识码 :B 文章编号 :1004 2954 (2004) 11 0085 03
对于粘性土和砂土 ,参照《沈阳地区桩基础设计与
施工暂行规程》(SYJB1 —91) ,变形模量与 N6315的关系 见表 3 。
一般来说 ,对于某一种土 ,动力触探击数 N6315随 土的埋深 y 的增大而增大 , 土的变形模量 E0 也随 y 的增大而增大 ,由前述的式 (5) ,若土的泊松比 μ 固
m = E0
(8)
对于实际工程 ,可用式 (5) 和式 (8) 同时计算 m
值 ,然后做合理选择 , 要求 m 值符合表 1 规定的取值
范围 ,即若低于低限值 ,则取低限值 ,高于高限值 ,则取
高限值 。
动力触探测试孔可以布置离钻孔 1～3 m 处 ,便于
动力触探击数有相应的土类对应 ,并且钻探和动探的 工作互不影响 。
Cy
=
2214 E0 (1 - μ) (1 + μ) (3 - 4μ) (2ln (2L / D)
-
01443)
(4)
将公式 (4) 代入公式 (3) ,得
83
·桥 梁·
m
=
2214 E0 (1 - μ) y (1 + μ) (3 - 4μ) (2ln (2L / D)
-
01443)
(5)
式中 E0 ———土的变形模量 ,MPa ; μ———土的泊松比 ;
对于卵石土和圆砾土 ,铁道部《动力触探技术规 定》( TBJ18 —87) 给出了由经过探杆杆长校正后的重型 动力触探击数 N6315来确定变形模量 (表 2) 。若采用的 是特重型 (或称超重型) 动力触探 ,按下式换算
N (6315) = 3 N120 - 015
(6)
式中 N (6315) ———相 当 于 重 型 动 力 触 探 实 测 击 数 ,
设计上采用 5 片箱梁单独预制 、简支安装 ,现浇中横梁 及湿接缝 、张拉箱梁顶面的负弯矩钢绞线 ,最后进行临 时支座的拆除 ,完成体系转换的先简支后连续的结构 体系 。桥梁支座采用 GYZ 和 GYZF4 型系列的板式橡 胶支座产品 ,临时支座在设计上采用传统的硫磺砂浆 临时支座的方案 。
5316 5611 5810 5919 6214
6413
注 :本表适用于冲积 、洪积的卵石土和圆砾土 ;适用深度范围为 1～
12 m。
获得 N (6315) 后 ,对其进行杆长校正得 N6315 。 铁道部第二勘测设计院针对卵石土和圆砾土回归
出公式
E0 = 4148 N061371565 4
(7)
MPa/ m2
m 范围值
5～30 5～20 5～30 5～20 20～30 30～120 30～120 30～120
1 概述
江西抚河钟岭特大桥是江西省抚州市东乡到临川 一级公路上的一座特大型桥梁 ,桥全长 921 m ,上部构 造为 26 ×35 m 的装配式部分预应力混凝土连续组合 箱梁 ,全桥共计 5 联 ,第 1 、2 、4 、5 联为 5 ×35 m ,第 3 联 为 6 ×35 m。桥梁横断面由 5 片单室箱梁组成 ,该桥在
土类
松散砾砂 可塑砂粘土 松散砾砂 可塑砂粘土 松散圆砾 中密漂卵石 松散漂卵石 中密漂卵石
按式 (5) 计 算的 m 值
415 3131 218 4152 3143 618 2195 6131
按式 (8) 计 算的 m 值
4168 719 9132 19186 23109 61145 3019 9216
粉质粘土 314 613 915 1312 1714 2115 2610 3018 3518 4110
E0 粉土 310 415 612 812 1014 1216
粉细砂
418 714 1012 1212 1411 1611 1810 2010 2110
中 、粗 、砾砂
718 917
1512
2012
深 、E0 视为土层的平均变形模量 ,而后根据式 (5) 定出 m 值。
经后述的计算实例分析 ,在某些情况下 ,利用式 (5) 计算出来的 m 值对于浅层土符合较好 , 接近于规 范的低限值 ,但深层土的 m 值与低限值相差太大 。因 此 ,用式 (5) 计算 m 值有时误差较大 。
再仔细分析表 2 和表 3 ,发现对应于某一种土 , E0 与 m 值的数值范围接近 ,可以直接归纳出
·桥 梁·
地基系数的比例系数 m 的确定
李 俊 , 强士中 , 李小珍
(西南交通大学土木工程学院 四川成都 610031)
摘 要 :在没有试桩资料的情况下 ,根据动力触探击数 ,可以获得土层的变形模量 ,然后计算得到地基系数的比例系 数 m ,降低按桥规建议表格取值的任意性 。
关键词 :地基系数的比例系数 ; 动力触探击数 ; 变形模量 ; 桩基础
本文讨论以《桥规》建议的表 1 为基础 ,通过动力 触探击数来确定 m 值 ,以降低取值的任意性 。
2 采用动力触探击数确定 m 值
由前述的公式 (2) ,得
m = Cy/ y
(3)
若能得到 Cy ,利用公式 (3) 就可以求出 m 。
Glick (1948) 认为可用式 (4) 计算桩侧土的 Cy[5] 。
的荷载值 (大量桩基设计经验表明地面水平位移一般
不超过 6 mm) ,然后反复假定 m ,直至计算得到的地面
收稿日期 :2004 06 21 第一作者简介 : 李 俊 (1972 —) , 男 , 讲师 , 西南交通大学在职博士研 究生 。
铁道标准设计 RAILWAYSTANDARD DES IGN 2004 (11)
0～215 松散砾砂
1125
0123
118
215～312 可塑砂粘土 2185
013
215
312～418 松散砾砂
来自百度文库
4
0123
318
418～517 可塑砂粘土 5125
013
516
517～1016 松散圆砾
8115
012
817
1016～1114 中密漂卵石
11
0118
3311
1114～1414 松散漂卵石 1219
水平位移为 6 mm 时 ,此时假定的 m 即为该种土的 m 值[1] 。
编号 1 2 3 4 5 6
表 1 非岩石地基的 m 值
土的名称 流塑粘性土 、淤泥 软塑粘性土 、粉砂 硬塑粘性土 、细砂 、中砂 半干硬粘性土 、粗砂 砾砂 、角砾 、圆砾 、碎石 、卵石
块石 、漂石
MPa/ m2
m值 3～5 5～10 10～20 20～30 30～80 80～120
反力法 。线弹性地基反力法是将桩周土体视为弹性
体 ,由于对 Winkler 假定中的地基系数的取值不同 ,在 该方法中又派生出了 m 法 、K 法 、C 法 、张有龄法 。由
于 m 法简单实用 ,国内有关地基基础的设计规范大都
推荐采用该法 ,见公式 (1) 和公式 (2)
σy = CyΔx
(1)
Cy = my
《桥规》指出 m 值应采用试验实测值 。但在桩基 设计阶段 ,一般情况下难以具备本工程的试桩资料 , m 的取值多按桥规建议的表格选用 。从表 1 可以看出 , 桥规考虑了 6 种土的情况 , m 值仅由土类确定 (粘性土 考虑了潮湿程度) ,而没有考虑桩的刚度 、长度 、直径 、截 面形状及荷载条件和土的埋深的影响 ,并且地面位移假 定为 6 mm ,但其给出的是经验数据 ,经过了多项工程的 检验 ,若情况不很特殊 ,应该是可以使用的 。但在查表 过程中 ,即使是对于某一种土 ,设计取值存在任意性 ,会 影响计算精度 。因为表 1 给出的 m 值是范围值 ,高低 限相差较大 ,如卵石的高值与低值之比为 217 ;砂类土和 碎石类土还没有对土的密实程度进行区分 。
采用 m 法计算桩基 ,首要的是确定 m 值 。《铁路 桥涵地基和基础设计规范》( TB1000215 —99) (以下简 称《桥规》) 给出了 m 值参考用表 , 见表 1 。该表 m 的 确定过程为 :对桩进行水平静载试验 ,根据桩在地面处 承受水平荷载作用的试验结果绘制荷载 位移关系曲
线 ,从此曲线上找出相应于地面处水平位移为 6 mm
3 计算实例
某高架桥工程 ,下部结构采用钢筋混凝土单柱式 桩柱式墩 ,15 号墩的桩长 1615 m ,桩径 116 m ,穿入中 密漂卵石层 316 m。对工程 ,将 m 值的计算过程和结 果列于表 4 和表 5 。
表 4 m 值的计算 (一)
深度/ m
土类
土层的平均 土的 N6315平均值 深度/ m 泊松比 (击/ 10 cm)
0115
1118
1414～2113 中密漂卵石 17185 0118
5213
E0 平均值 / MPa 4168 719 9132 19186 23109 61145 3019 9216
铁道标准设计 RAILWAYSTANDARD DES IGN 2004 (11)
·桥 梁·
钢管混凝土临时支座施工技术
L ———桩长 (正弦曲线波长) ,m ; D ———桩径 ,m。 若 μ、L 、D 和 y 确定 , m 值的计算转为求 E0 的 问题 。
土的变形模量的确定有多种方法 ,如取土样做室 内压缩试验 、三轴试验以及进行现场的载荷试验 、标准
贯入试验 、旁压试验 、静力触探测试和动力触探测试
等 。动力触探测试相比其他手段 ,具有设备简单 、采集 的数据随深度连续和适用于任何土类的三大优点 ,特 别对于卵石地基 ,动力触探显得更为适用 。
(2)
式中 σy ———地基土的横向 (水平向) 抗力 ,MPa ;
Cy ———y 深 度 处 地 基 土 的 水 平 地 基 系 数 ,
MPa/ m ; Δx ———地基土的横向位移 ,m ;
m ———水平地基系数随深度增加的比例系数 , MPa/ m2 ;
y ———地基土自地面或局部冲刷线以下的深 度 ,m。
击/ 10 cm ;
表 2 卵石土和圆砾土的变形模量
N 6315
3
4
5
6
8
10
E0/ MPa
919 1118 1317 1612 2113 2614
N 6315
12
14
16
18
20
22
E0/ MPa
3114 3512 3910 4218 4616
5014
N 6315
24
26
28
30
35
40
E0/ MPa
2512 3012
注 :粉质粘土 (10 < Ip ≤17) 大致对应桥规的砂粘土 (7 < Ip ≤17) ,粉 土 ( Ip ≤10) 大致对应桥规的粘砂土 (3 < Ip ≤7) 。
由于土的变异性和测试误差影响 ,对于某一种土 , 根据动力触探击数经由式 (7) 、表 2 和表 3 得到的变形 模量随埋深并不线性增大 。因此 ,需要将实测的 E0 对 y 进行线性增大处理 ,或者将 y 视为土层的平均埋
中图分类号 :U443115 文献标识码 :B 文章编号 :1004 2954 (2004) 11 0083 02
1 概述
在桩顶弯矩和横向荷载的作用下 ,桩基的内力和 位移的计算方法可以归纳为四大类 :弹性地基反力法 、 极限地基反力法 、复合地基反力法和弹性理论法 。弹
性地基反力法又分线弹性地基反力法和非线弹性地基
定 ,再考虑到表 1 给出的 16 种土 , m 为定值 , 因此 , E0 与 y 最好是线性增大关系 。
84
表 3 沈阳地区部分土的变形模量
MPa
N 6315
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12
粘土 318 713 1114 1519 2018 2616 3218 3914 4612 5314
经过对临时支座的研究分析 ,从临时支座的制作 、 施工安全性 、施工操作的简易性 、环境保护及降低工程 成本等角度出发 ,在该大桥上采用了钢管混凝土临时 支座替代的施工方案 ,在大桥上进行了现场的实际应
表 5 m 值的计算 (二)
深度/ m
0～215 215～312 312～418 418～517 517～1016 1016～1114 1114～1414 1414～2113
汪 林
(中铁十一局集团第三工程有限公司 湖北十堰 442012)
摘 要 :根据江西省抚州市抚河钟岭特大桥临时支座的施工设计方案及现场施工的具体操作 ,介绍钢管混凝土临时 支座的制作 、施工工艺等技术要点 。
关键词 :公路桥 ; 钢管混凝土 ; 临时支座 ; 施工技术
中图分类号 :U443136 文献标识码 :B 文章编号 :1004 2954 (2004) 11 0085 03
对于粘性土和砂土 ,参照《沈阳地区桩基础设计与
施工暂行规程》(SYJB1 —91) ,变形模量与 N6315的关系 见表 3 。
一般来说 ,对于某一种土 ,动力触探击数 N6315随 土的埋深 y 的增大而增大 , 土的变形模量 E0 也随 y 的增大而增大 ,由前述的式 (5) ,若土的泊松比 μ 固
m = E0
(8)
对于实际工程 ,可用式 (5) 和式 (8) 同时计算 m
值 ,然后做合理选择 , 要求 m 值符合表 1 规定的取值
范围 ,即若低于低限值 ,则取低限值 ,高于高限值 ,则取
高限值 。
动力触探测试孔可以布置离钻孔 1～3 m 处 ,便于
动力触探击数有相应的土类对应 ,并且钻探和动探的 工作互不影响 。
Cy
=
2214 E0 (1 - μ) (1 + μ) (3 - 4μ) (2ln (2L / D)
-
01443)
(4)
将公式 (4) 代入公式 (3) ,得
83
·桥 梁·
m
=
2214 E0 (1 - μ) y (1 + μ) (3 - 4μ) (2ln (2L / D)
-
01443)
(5)
式中 E0 ———土的变形模量 ,MPa ; μ———土的泊松比 ;
对于卵石土和圆砾土 ,铁道部《动力触探技术规 定》( TBJ18 —87) 给出了由经过探杆杆长校正后的重型 动力触探击数 N6315来确定变形模量 (表 2) 。若采用的 是特重型 (或称超重型) 动力触探 ,按下式换算
N (6315) = 3 N120 - 015
(6)
式中 N (6315) ———相 当 于 重 型 动 力 触 探 实 测 击 数 ,