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摘要：本文结合工程实例，对某座连续梁桥（承台下有两条地铁盾构线路顺桥向贯穿桥梁）桩基在两种布置形式下进行静力及地震力受力分析，通过计算结果的对比，桩基布置形式对结构内力有很大的影响，合理的布置桩基的形式，是结构分析和解决问题的关键。
关键词：连续梁桥；地铁盾构影响；桩基布置形式；静力分析；地震力分析
引言
随着城市地铁建设的高速发展，越来越多的桥梁下需考虑地铁通行的要求，并需为地铁盾构预留足够的安全范围。因此，桥梁的桩基布置间距大大增加，由此产生的桩基不均匀受力及基础的不均匀沉降给桥梁的设计工作带来了很大的难度。
以下结合工程实例，对某含有地铁下穿的连续梁桥桩基在两种不同布置方式下进行静力及地震力受力分析、比较研究。
1 工程概况
本桥梁是等高连续梁桥，汽车荷载为城-A级，跨径组合为3×（3×25m）=225m。两幅布置，单幅宽度25.5m。桥下有双股地铁通过，根据地铁部门要求，单股盾构空间为6.7m，桩基应与盾构范围保3m以上安全距离。
本文对桥墩桩基形式进行分析研究，桥墩采用墙式墩，宽25.5m，厚1.5m。承台长31.5m，宽7m，高2.5m，三排桩布置，桩间距为2.5m。桩基采用1m钻孔灌注桩。
图1.1 桥墩断面面图（单位：cm）
2 桩基布置应满足的要求
本桥桩基受地铁盾构的影响，最大桩基间距不应小于12.7m。为保证桥梁运营的安全性，桩基布置需满足以下要求：
应保证最不利桩基承载力满足要求。
要避免由于桩基受力不均匀而导致最外侧桩基产生受拉力。
需通过桩基布置形式及支座布置形式控制基础不均匀沉降。
3 两种桩基布置形式
根据桩基布置需满足的要求，桩基采用如下两种方式布置：
方案A：横桥向桩基等间距布置（不含盾构范围桩基间距），间距3.1m；顺桥向桩基间距为2.5m。最大桩基间距13.75m。
图3.1 方案A桩基布置图
方案B：横桥向桩基不等间距布置，靠近盾构范围桩基间距采用2.5m，其余桩基间距3.25m（不含盾构范围桩基间距）；顺桥向桩基间距为2.5m。最大桩基间距13.75m。
图3.2 方案B桩基布置图
4 模型建立
计算模型采用midas Civil 8.05进行分析。因本次计算仅对承台下桩基进行受力分析，不对承台结构进行计算，故承台采用梁单元进行模拟，桩基考虑桩-土作用采用弹性支撑模拟，桩基刚度采用“m”法计算，单桩弹性支撑刚度为18621KN/m，弹性转动刚度为80645KN*M/rad。模型共53个节点，38个单元。对2、6、10、14、18、21号节点进行弹性支撑约束，梁上节点所对应的左侧及右侧桩基节点与梁上节点采用刚性连接。
图4.1 计算模型
5 两种桩基布置方式下的静力分析
反力分析
静力荷载考虑最不利活载、桥梁恒载及承台自重影响，反力图如下图所示：
图5.2 方案B反力示意图（单位：KN）
根据以上计算内容，对桩基布置两方案反力汇总如下：（因梁上节点左右与此节点的左右侧节点受力相同，后表格均列出梁上节点受力情况）
表5.1 两方案桩基静力反力汇总（单桩）
有上表可知，方案A和方案B横桥向第1排桩基均未出现拉力，第6排桩基所受承载力最大。方案B中最大桩基承载力受力较方案A减少并使各排桩基受力较均匀。由此可知，方案B的桩基布置对防止结构不均匀沉降更有利。
6 两种桩基布置方式下的地震力分析
6.1地震力反应谱
根据已知工程条件，工程所在地场地类型Ⅱ类，场地位于7度区，地震加速度0.1g，根据《城市桥梁抗震设计规范》（CJJ166-2011），工程抗震设防标准为乙类。本次计算仅对结构在E1地震下受力情况进行比较，E1地震对结构的影响采用反应谱法进行分析。
图6.1 地震反应谱
考虑地震对结构顺桥向及横桥向的影响，受力情况如下图所示：
图6.2 方案反力示意图（单位：KN）
根据以上计算内容，对桩基布置两方案反力汇总如下：（因梁上节点左右与此节点的左右侧节点受力相同，后表格均列出梁上节点受力情况）
表6.1 两方案桩基地震力反力汇总（单桩）
有上表可知，方案A和方案B在地震力作用下，顺桥向及横桥向受力情况基本相同，故地震力作用下桩基的布置间距对桩基所承受地震力影响较小。
7两种桩基布置形式的比选
由以上计算得知，在静力作用下两种桩基布置形式对各排桩基反力有很大的影响。在地震力作用下两种桩基布置形式对各排桩基反力影响较小。因此，在采用方案A布置的形式下不如方案B的桩基布置形式有利。故在桥梁的桩基布置过程中，如实际条件允许，应采方案B的桩基布置形式，尽可能的使桩基受力均匀，降低桥梁不均匀沉降，使结构受力更合理。
8结语
桩基的布置是桥梁的稳定承受荷载基础，采用何种布置形式，应根据实际的条件确定。本文针对两种桩基布置形式，对每种形式下桩基受力状况进行分析，得出以下结论：
受上部活载偏载的影响，及承台下盾构的影响，是桥梁桩基出现严重不均匀受力现象。
由于桥梁恒载较大，横桥向第一排桩基并未出现拉力。
不等间距布置桩基可降低不利桩基的反力，并可使各排桩基反力受力均匀，降低结构不均匀沉降的量，使结构受力更合理。
地震力作用下桩基的布置间距对桩基所承受地震力影响较小。
参考文献
[1]《桥梁工程》（第二版）.邵旭东著.
[2]《桥梁抗震》（第二版）.叶爱君 管仲国.
[3]《城市桥梁通用规范》.（JTG D60-2015）.
[4]《公路桥梁地基与基础设计规范》.（JTG D63-2007）.
[5]《公路桥梁抗震设计规范》.（JTG/T B02-2013）.
[6]《城市桥梁抗震设计规范》.（CJJ 166-2011）.
论文作者:黄健
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/27
标签：桩基论文; 间距论文; 受力论文; 桥梁论文; 盾构论文; 方案论文; 节点论文; 《基层建设》2018年第35期论文;