一种陡坡段桥梁基础结构及设计方法技术

本发明专利技术涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种陡坡段桥梁基础结构及设计方法，陡坡段桥梁基础结构包括明挖基础和桩基础，桩基础包括桩承台和桩身，桩基础设置于靠近陡坡一侧，明挖基础设置于远离陡坡一侧，明挖基础和桩承台一并浇筑成型，设计方法包括计算截面全宽范围内的顺桥向平均刚度和横桥向平均刚度计算顺桥向刚度比值γ

【技术实现步骤摘要】
一种陡坡段桥梁基础结构及设计方法


[0001]本专利技术涉及桥梁工程
，特别是一种陡坡段桥梁基础结构及设计方法。

技术介绍

[0002]山区陡坡地段(本专利技术所述的陡坡指坡度大于或等于45度)的地形地质条件复杂，在表面覆盖层不厚、基础持力层地质条件较好的陡坡上设桥梁墩台基础时，采用常规的明挖基础较为经济，但为满足基础均设置于持力层较好的地层上时，其开挖深度较大，施工风险较高、对自然边坡的影响较大，若将基底标高抬高，则将导致明挖基础边距离地层分界线较近，基底难以满足设计的受力要求，风险较高，尤其在陡坡地段，还需考虑岸坡稳定线的影响，明挖基础需在岸坡稳定性影响范围外，此时明挖基础则较难适应该地形地质情况；采用传统的桩基础时，投资较高。另在临河的边坡处，即使基础持力层地质条件较好时，受水流长期冲刷的影响，采用明挖基础时易导致基础底部被冲刷掏空而影响结构的受力和安全，采用传统的挡墙等措施防护时，需增加额外的防护投资，且对环境有一定的影响。因此需结合地形地质条件，研究经济合理的桥梁基础形式。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于：针对现有技术存在的在陡坡地段，采用明挖基础时，当埋置深度不够时，边坡侧基础受力不满足要求；当埋置深度足够时，将导致基础开挖量大、环境破坏影响大等等问题；若采用桩基础，则导致工程投资高等问题，提供一种陡坡段桥梁基础结构及设计方法。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0005]一种陡坡段桥梁基础结构的设计方法，陡坡段桥梁基础结构包括明挖基础和桩基础，所述桩基础包括桩承台和桩身，所述桩基础设置于靠近陡坡一侧，所述明挖基础设置于远离陡坡一侧，所述明挖基础和所述桩承台一并浇筑成型，设计所述陡坡段桥梁基础结构包括以下步骤：
[0006]步骤一：计算截面全宽范围内的顺桥向平均刚度和横桥向平均刚度和横桥向平均刚度C
xi
为第i个基础分段的顺桥向刚度，C
yi
为第i个基础分段的横桥向刚度，L
xi
为第i个基础分段的顺桥向宽度，L
yi
为第i个基础分段的横桥向宽度，L
x
为顺桥向基础全宽，L
y
为横桥向基础全宽；
[0007]步骤二：计算顺桥向刚度比值γ
xi
和横桥向刚度比值γ
yi
，γ
xi
为第i个基础分段的顺桥向刚度比值，γ
yi
为第i个基础分段的横桥向刚度比值；
[0008]步骤三：计算考虑组合刚度后的截面应力σ
maxi
和σ
mini
，
σ
maxi
为第i个基础分段的最大基底应力，σ
mini
为第i个基础分段的最小基底应力，N
i
为作用于第i个基础分段底面重心处的竖向压力，A
i
为第i个基础分段的底面面积，M
xi
为第i个基础分段的顺桥向弯矩，M
yi
为第i个基础分段的横桥向弯矩，I
xi
为第i个基础分段的顺桥向惯性矩，I
yi
为第i个基础分段的横桥向惯性矩，x
i
为第i个基础分段距y轴的距离，y
i
第i个基础分段距x轴的距离；
[0009]根据σ
maxi
＜[σ]，确定明挖基础的基底尺寸和层数，[σ]为基础的容许承载力；
[0010]步骤四：计算桩基础范围内的桩顶荷载N
z
，A
z
＝(d+2s1)L
y
，σ1、σ2为桩基础范围A
z
两侧的基底应力，d为桩身直径，s1为桩身边缘与桩承台边缘的距离；
[0011]根据桩顶荷载N
z
确定桩基础的长度。
[0012]作为本专利技术的优选方案，所述步骤四中，根据桩顶荷载N
z
确定桩基础的长度包括以下步骤：
[0013]若σ1、σ2均＞0，且桩基础为柱桩时，
[0014]按照下式计算桩基础的长度H，
[0015]H＝h+h0，
[0016]式中，h0为岩石面至桩承台底面的距离，h为桩基础需嵌入岩石面的深度值，h按照下式计算得到，
[0017]N
Z
≤[P]＝R(C1A+C2Uh)，
[0018]式中，[P]为桩基础的容许承载力，R为岩石单轴抗压强度，C1、C2为系数，根据岩石层破碎程度和清底情况确定，A为桩底支承面积，U为嵌入岩石层内的桩的钻孔周长。
[0019]作为本专利技术的优选方案，所述步骤四中，根据桩顶荷载N
z
确定桩基础的长度包括以下步骤：
[0020]若σ1、σ2均＞0，且桩基础为摩擦桩时，
[0021]按照下式计算桩基础的长度H，
[0022]H＝∑l
i
，
[0023]式中，l
i
为各土层的厚度，l
i
按照下式计算得到：
[0024][0025]式中，[P]为桩基础的容许承载力，U为桩身截面周长，按设计桩径计算，f
i
为各土层的极限摩阻力，m0为钻孔灌注桩桩底支承力折减系数，A为桩底支承面积。
[0026]作为本专利技术的优选方案，所述步骤四中，根据桩顶荷载N
z
确定桩基础的长度包括以下步骤：
[0027]若σ1＞0，σ2＜0，则按照下式计算桩基础的长度H，
[0028]H＝∑l
i
，
[0029]式中，l
i
为各土层的厚度，l
i
按照下式计算得到：
[0030]N
Z
≤[P
’
]＝0.30U∑a
i
f
i
l
i
，
[0031]式中，[P
’
]为基础轴向受拉的容许承载力，U为桩身截面周长，按设计桩径计算，f
i
为各土层的极限摩阻力，a
i
为各土层桩周摩阻力影响系数。
[0032]本专利技术还公开了一种陡坡段桥梁基础结构，采用任一所述的一种陡坡段桥梁基础结构的设计方法设计得到，包括明挖基础和桩基础，所述桩基础包括桩承台和桩身，所述桩基础设置于靠近陡坡一侧，所述明挖基础设置于远离陡坡一侧，所述明挖基础和所述桩承台一并浇筑成型。
[0033]作为本专利技术的优选方案，所述明挖基础包括多个基础层，相邻两个所述基础层之间的夹角小于或等于45
°
。
[0034]作为本专利技术的优选方案，所述明挖基础的首个所述基础层与墩边的夹角小于或等于35
°
。
[0035]作为本专利技术的优选方案，所述明挖基础和所述桩承台之间采用斜角或直角过渡。
[0036]作为本专利技术的优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陡坡段桥梁基础结构的设计方法，其特征在于，陡坡段桥梁基础结构包括明挖基础(1)和桩基础(2)，所述桩基础(2)包括桩承台(21)和桩身(22)，所述桩基础(2)设置于靠近陡坡一侧，所述明挖基础(1)设置于远离陡坡一侧，所述明挖基础(1)和所述桩承台(21)一并浇筑成型，设计所述陡坡段桥梁基础结构包括以下步骤：步骤一：计算截面全宽范围内的顺桥向平均刚度和横桥向平均刚度和横桥向平均刚度C
xi
为第i个基础分段的顺桥向刚度，C
yi
为第i个基础分段的横桥向刚度，L
xi
为第i个基础分段的顺桥向宽度，L
yi
为第i个基础分段的横桥向宽度，L
x
为顺桥向基础全宽，L
y
为横桥向基础全宽；步骤二：计算顺桥向刚度比值γ
xi
和横桥向刚度比值γ
yi
，γ
xi
为第i个基础分段的顺桥向刚度比值，γ
yi
为第i个基础分段的横桥向刚度比值；步骤三：计算考虑组合刚度后的截面应力σ
maxi
和σ
mini
，σ
maxi
为第i个基础分段的最大基底应力，σ
mini
为第i个基础分段的最小基底应力，N
i
为作用于第i个基础分段底面重心处的竖向压力，A
i
为第i个基础分段的底面面积，M
xi
为第i个基础分段的顺桥向弯矩，M
yi
为第i个基础分段的横桥向弯矩，I
xi
为第i个基础分段的顺桥向惯性矩，I
yi
为第i个基础分段的横桥向惯性矩，x
i
为第i个基础分段距y轴的距离，y
i
第i个基础分段距x轴的距离；根据σ
maxi
＜[σ]，确定明挖基础的基底尺寸和层数，[σ]为基础的容许承载力；步骤四：计算桩基础范围内的桩顶荷载N
z
，A
z
＝(d+2s1)L
y
，σ1、σ2为桩基础范围A
z
两侧的基底应力，d为桩身直径，s1为桩身边缘与桩承台边缘的距离；根据桩顶荷载N
z
确定桩基础的长度。2.根据权利要求1所述的一种陡坡段桥梁基础结构的设计方法，其特征在于，所述步骤四中，根据桩顶荷载N
z
确定桩基础的长度包括以下步骤：若σ1、σ2均＞0，且桩基础为柱桩时，按照下式计算桩基础的长度H，H＝h+h0，式中，h0为岩石面至桩承台底面的距离，h为桩基础需嵌入岩石面的深度值，h按照下式计算得到，N
Z
≤[P]＝R(C1...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟亚伟，王聪，谭清泉，陈克坚，陈建峰，戴胜勇，任彬，谷任奇，贺勇，林荣利，文坤，莫志祥，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：