浅析公路桥梁桩基设计要点

浅析公路桥梁桩基设计要点
摘要：桩基础是桥梁的两种重要基础类型之一，在桥梁的设计计算与施工中起
着举足轻重的作用，万丈高楼平地起，只有基础稳固，才能构造经久耐用、安全
稳固的上部构造。

因此如何设计选择合理的桩基础，对保证安全，节约投资，降
低造价有着巨大的作用。

这里主要介绍如何正确的区分桩基础中的端承桩与嵌岩桩；在实验结论的基础上正确的计算桩基承载力；怎样准确确定嵌岩深度及桩端
持力层厚度；还有怎样合理的布置桩基配筋。

关键词：公路桥梁；桩基设计；要点
引言
在高速公路桥梁下部结构基础形式当中，桩基础是最常用的形式之一。

桩基
础以其稳定性好、承载力高、节省材料、适用性强，是桥梁设计的主要选择形式，它的受理机理是：通过作用于桩端的地层阻力和桩周土层的摩阻力来支承轴向荷载，依靠桩侧土层的侧向阻力支承水平荷载。

在桥梁下部结构设计中，选择何种
形式的桩基础，对桥体结构安全、安全便于施工、节约投资从而降低造价有着巨
大的作用。

1.桥梁工程中桩基础的具体功能
第一，提高桥梁建设的经济效益。

主要针对地下水位高或采用水下施工模式
的情况。

一般情况下，地基首先用桩基础处理。

二是利用桩基刚度大的特点，降
低上部结构的沉降程度，控制上部结构的变形，确保上部结构满足设计要求。

三
是承载和传递上层建筑的荷载。

通过桩基础与周围介质之间的受力，将桩基上层
建筑荷载组传递给周围的土或地基，从而降低地层压力，实现对上部结构的支护
作用。

确保整个桥梁结构的安全稳定。

第四，由于其优良的拉拔性能和侧向刚度，能有效地减小水平力和扭矩对桥梁结构的影响，防止建筑物不确定的引线水平超载。

此外，桩的存在也有助于提高桥梁结构的抗震能力，是桥梁建筑的重要安全
保障设施。

第五，减少地基液化的负面影响。

地基发生液化后，在重力和荷载作
用下，桩和上部结构整体下沉，桩通过液化土稳定地层，避免液化土对上部结构
的破坏。

2.科学计算桩基承载力
桩基承载力的计算是桥梁设计的重要内容。

关于承载力的计算公司，《公路
桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）给出了明确的规定：支承在基岩上或嵌
入基岩内的钻（挖）桩，其单桩轴向受压容许承载力[P]，可按下式计算：
[P]=（c1A+c2uh）Ra
Ra——天然湿度的岩石单轴极限抗压强度
h——桩嵌入基岩深度，不包括风化层
U——桩嵌入基岩部分的横截面周长，按设计直径计算
A——桩底截面面积
c1、e2——根据清孔情况、岩石破碎程度等因素确定的系数
公式表明：嵌岩桩的单桩轴向受压容许承载力[P]，仅取决于桩底处岩石的强
度和嵌入基岩的深度，以及清孔情况、岩石破碎程度等因素。

根据规范描述，通
常认为只要是嵌岩桩，就是端承桩，就适用于这个公式。

实际上，只有在嵌岩桩
在清孔绝对干净，桩底处于理想支撑，桩底岩石完整且强度很高时，桩的竖向位
移很微小，桩基才表现为典型的端承桩，公式的使用是无可争议的。

实际工程中，只有当桩基长径比较小，土层侧阻力占比例不大时，桩基主要表现为端承桩的特
征，公式才可使用。

公式中对“h”的要求是“桩嵌入基岩的深度，不包括风化层”。

通常的理解是桩
必须嵌入新鲜基岩，而不论其上面风化岩层的强度如何。

有的强风化硬质岩（如
花岗岩），其极限强度往往大于极软岩新鲜岩的强度。

说明一般硬质岩的微弱风
化层、甚至强风化层的强度都相当高，不考虑这些层次的嵌岩深度，一律要求嵌
入新鲜基岩是不妥的。

按照这个原则，在风化层很厚的情况下，桩基嵌岩很深。

在设计上，必然导致计算承载力远小于实际极限承载能力P；在施工上，则会导
致工程量的增大，工期的延长。

工程试验证明，当岩面较平整，桩的嵌岩深度h>2d时，桩侧嵌固力约占总荷载50%以上。

随着嵌固深度增加，承载力也随之增大。

但嵌固深度h>3d时，承
载力增长不大。

公式中没有对h规定限值，也没有随h值增大而设定相关的折减
系数。

因此，在桩基设计实践中，当桩基承载力需要通过较大的嵌岩深度来提高时，不妨考虑加大桩径。

3.公路桥梁桩基设计要点
一般来说，公路桥梁桩基设计要点主要包括桥梁桩基承载力设计要点、桥梁
桩基沉降设计要点、桥梁桩基端部承载层厚度设计要点和嵌岩层深度设计要点。

桥梁桩基加固设计要点。

从这四个方面进行分析，可以控制桥梁桩基的设计要点。

3.1桥梁桩基承载力的设计要点
1.对于公路桥梁建设来说，科学计算桥梁桩基承载力是关键
桥梁桩基承载力的合理与否直接关系到桥梁施工质量。

桥梁桩基承载力较小，桥梁施工质量与施工质量要求之间的差距较大，容易增加事故隐患，影响人们的
生命财产安全。

如果桥梁桩基承载力过大，桥梁桩基建设增加，会造成资源的浪
费和不必要的财政支出。

它一方面不符合国家倡导的绿色环保建设理念，另一方
面又不能使建设单位的利润最大化。

因此，必须认真计算公路桥梁桩基承载力，
确保桥梁桩基施工安全。

3.2桩长、桩型设计要点
桩型和桩长的选择是桩基设计中的一个重要环节。

在进行相关设计时，第一
步是对工程施工现场进行勘察，综合收集有关资料，综合评价桩基施工对周围环
境的影响，并结合成桩的可行性、施工工艺，以控制工程造价，提高工程经济效益。

在保证工程安全的基础上，科学地选择施工周期和桩基造价，确定桩长，尽
可能控制造价。

3.3桩项设计要点
桩顶设计是桩基设计的重要组成部分。

由于结构和位置的关系，桩顶的应力
更为复杂。

下面的柱子、墙和其他结构会对桩顶产生一系列的影响。

因此，有必
要对桩顶在竖向和水平方向上的作用力进行校核和分析。

考虑桩基础对抗震性能
的贡献，有必要进一步进行颜色和验算。

如果建筑物本身的位置有强烈的地震新年，那么设计就可以简化。

如果建筑物所在部位发生高等级地震，或桩基水平力
较大时，设计时应考虑承台与桩基的共同作用以及桩基础与土之间的弹性阻力，
以保证建筑物的使用要求。

3.4桥梁桩基础桩端持力层厚度与嵌入岩层深度的设计要点
桥梁桩基在施工过程中会穿过不同的岩层。

当遇到高强度厚夹层岩石时，为
了完成穿越岩层的工作，必须利用钻孔桩来实现承载层的出现。

因此，有必要对
桥梁桩基端部的承载层厚度和埋层深度进行严格的计算。

（1）最小深度硬质岩体的嵌入
在不考虑土侧阻力因素的情况下，桥梁桩基设计必须具有最小埋深硬岩体。

嵌入的硬岩体应保证不风化，风化后的风化效果应很小，且应是相对完整的硬岩体，保证了良好的结构。

在设计中，必须严格规范桥头桩基础直径范围内的断层
带分布、孔洞间隙和软夹层。

（2）设计要充分考虑岩层厚度、风化层度和易破碎度
由于岩体的分布不均和岩层的复杂性质，一般的勘探方法不能准确地研究岩
层的厚度、风化和断裂，这增加了桥梁桩基设计的难度和挑战。

单纯依靠桥梁桩
基的计算公式，不能保证桥梁桩基的设计科学、合理、可行。

因此，必须在设计
中进行现场勘察，认真分析桩端承载层和预埋岩层的厚度值。

4.结束语
公路桥梁桩基设计是一项内容丰富、工程数量众多的系统工程，涉及到大量
的计算和验证。

任何细节上的误差都可能导致最终结果与实际情况之间的巨大差异。

设计人员应高度重视桥梁桩基设计，认真阅读设计要求，深入掌握设计规范，严格遵循设计标准，扎实做好每一步工作，确保设计科学、合理、实用。

保证数
据的准确性和准确性，是提高公路桥梁安全性和可靠性的关键。

参考文献：
[1] 张喜刚，鲍卫刚.公路桥涵地基与基础设计规范（JTGD63-2007）.人民交通
出版社，2009，（3）.
[2] 凌治平，易经武.基础工程.人民交通出版社，2011，（8）.
[3] 赵明华.桥梁地基与基础.人民交通出版社，2010，（1）.。