铁路桥梁大直径PHC管桩桩基设计方法技术

本发明专利技术涉及铁路桥梁领域，尤其是铁路桥梁大直径PHC管桩桩基设计方法，所述设计方法至少包括以下步骤：根据管桩的桩径、壁厚、有效预压应力，采用容许应力法和极限状态设计法，绘制出所述管桩桩基的强度‑抗裂曲线；计算所述管桩桩基在施工时外荷载作用下的内力，当该内力在所述强度‑抗裂曲线上的对应点的位置处于所述强度‑抗裂曲线所封闭的区域中时，所述管桩桩基满足要求。本发明专利技术的优点是：填补了铁路桥梁大直径管桩的极限状态法设计，同时采用容许应力法，满足目前铁路桥梁的桩基设计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铁路桥梁领域，尤其是铁路桥梁大直径PHC管桩桩基设计方法。
技术介绍
《先张法预应力混凝土管桩》（GB13476-2009）按极限状态法设计，其中包括吊运堆工况的计算，管桩的强度、抗裂、稳定性计算则按照相关工民建的极限状态法设计。国家建筑标准设计图集《预应力混凝土管桩》(10G409)，根据不同的桩径、壁厚、有效预压应力，表列出桩基受弯承载力设计值、桩基受剪承载力设计值、轴向受拉承载力设计值、开裂弯矩等。但对铁路桥梁大直径PHC管桩的设计，目前还尚未有明确规范。
技术实现思路
本专利技术的目的是根据上述现有技术的不足，提供了铁路桥梁大直径PHC管桩桩基设计方法，采用桩基的容许应力法与极限状态设计法设计，得到桩基强度、抗裂、稳定性的数据，可与目前铁路桥梁采用的容许应力法相匹配，同时又满足将来铁路桥梁的极限状态法设计的过渡。本专利技术目的实现由以下技术方案完成：一种铁路桥梁大直径PHC管桩桩基设计方法，其特征在于：所述设计方法至少包括以下步骤：根据管桩的桩径、壁厚、有效预压应力，采用容许应力法和极限状态设计法，绘制出所述管桩桩基的强度-抗裂曲线；计算所述管桩桩基的内力，当所述桩基的内力在所述强度-抗裂曲线上的对应点的位置处于所述强度-抗裂曲线所封闭的区域中时，所述管桩桩基满足要求。计算所述管桩桩基的失稳允许轴力，当所述桩基的内力在所述强度-抗裂曲线上的对应点的位置处于所述强度-抗裂曲线所封闭的区域中，且位于失稳允许轴力的允许范围内时，所述管桩桩基满足要求。计算所述管桩桩基在施工时外荷载作用下的内力指的是，分别计算所述管桩桩基的最大弯矩及控制工况、最大竖向力及控制工况下，所述管桩桩基所受的内力。本专利技术的优点是：填补了铁路桥梁大直径管桩的极限状态法设计，同时采用容许应力法，满足目前铁路桥梁的桩基设计。采用中掘法施工的大直径管桩，结合容许应力法，与直接套用国家建筑标准设计图集的打入桩相比，可有效的减小有效预压应力，减少壁厚及预应力筋的设置，具有明显的经济及社会效益。附图说明图1为本专利技术中强度-抗裂曲线的示意图；图2为本专利技术中强度-抗裂-失稳轴力曲线的示意图。具体实施方式以下结合附图通过实施例对本专利技术特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：实施例一：本实施例中铁路桥梁大直径PHC管桩桩基设计方法，据不同的桩径、壁厚、有效预压应力，采用容许应力法与极限状态设计法，绘制出N-M曲线（强度-抗裂曲线），包括极限强度N、M，开裂弯矩、轴向受压极限轴力。采用桩基的容许应力法与极限状态设计法设计，得到桩基强度、抗裂、稳定性的数据，可与目前铁路桥梁采用的容许应力法相匹配，同时又满足将来铁路桥梁的极限状态法设计的过渡。在绘制出N-M曲线之后，计算管桩桩基内力，当桩基的内力在所述强度-抗裂曲线上的对应点的位置处于强度-抗裂曲线所封闭的区域中时，管桩桩基满足要求。例如：TLQ PHC-G-800-130-Ⅰ铁路桥梁荷载、跟钻法、外径800mm、壁厚130mm、预应力：11φ10.7、有效预压应力3.23MPaⅠ型。对应的N-M曲线如图1所示，以该管桩是用于连镇铁路为例，连镇铁路为新建城际铁路，设计时速250公里，计算工点情况如下：荷载：ZK活载；线路情况：双线、直线；梁部：通桥（2009）2229 32m简支箱梁；桥墩：通桥(2009)4201；墩高：10m；地震加速度：7度区0.1g；地震周期：0.45s；桩基型号及布置形式：PHC-800-130，10根，6.3×9.5×2.5m。外荷载作用下桩基内力控制工况如下：1、最不利弯矩及控制工况：N=2720.932 kN ,M= 141.891kNm，线路设备及梁重+下部结构自重+襟边土重+承台自重+横向水平地震力；2、最不利竖向力及控制工况：N= 2701.145kN, M= 15.116kNm 线路设备及梁重+双孔重载+列车横向摇摆力+下部结构自重+襟边土重+承台自重；如图1所示，将桩基内力控制工况点绘制在N-M曲线图中（图中2点），从图中可以看出，桩基内力点位于强度、抗裂两条线的交集区域，该工点选用TLQ PHC-G- 800-130-Ⅰ型号的管桩满足受力要求。实施例二：本实施例与实施例一的不同之处在于，如图2所示，在根据管桩的各属性绘制N-M曲线图之后，还可以在曲线图内增加失稳允许轴力线，此时，要求桩基在曲线内所对应的点（即图2中的点）的位置既要处于N-M曲线（强度-抗裂曲线）所封闭的区域之中，同时又要位于失稳允许轴力的允许范围内，这样一来，还可进一步保障管桩桩基的稳定性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁路桥梁大直径PHC管桩桩基设计方法，其特征在于：所述设计方法至少包括以下步骤：根据管桩的桩径、壁厚、有效预压应力，采用容许应力法和极限状态设计法，绘制出所述管桩桩基的强度‑抗裂曲线；计算所述管桩桩基在施工时外荷载作用下的内力，当该内力在所述强度‑抗裂曲线上的对应点的位置处于所述强度‑抗裂曲线所封闭的区域中时，所述管桩桩基满足要求。

【技术特征摘要】
1.一种铁路桥梁大直径PHC管桩桩基设计方法，其特征在于：所述设计方法至少包括以下步骤：根据管桩的桩径、壁厚、有效预压应力，采用容许应力法和极限状态设计法，绘制出所述管桩桩基的强度-抗裂曲线；计算所述管桩桩基在施工时外荷载作用下的内力，当该内力在所述强度-抗裂曲线上的对应点的位置处于所述强度-抗裂曲线所封闭的区域中时，所述管桩桩基满足要求。2.根据权利要求1所述的一种铁路桥梁大直径PHC管桩桩基设计方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂婞，陈良江，刘建红，潘湘文，乔晋姿，高策，
申请(专利权)人：中铁上海设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31