王 青 太

(中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102600)

斯里兰卡铁路柱桩设计

王 青 太

(中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102600)

介绍了斯里兰卡和英国标准中，关于柱桩基础设计的相关内容，对其进行了总结和归纳，并分析了国内外柱桩设计的异同，以提高铁路柱桩设计效率和准确率。

柱桩，承载能力，设计

1 概述

随着中国土木工程设计走出国门，进入更加广阔的国际市场，面对更加激烈的竞争环境，要求设计人员在熟练运用国内规范的同时，积极了解、学习国外规范。在斯里兰卡铁路设计中，深入研究了斯里兰卡规范和英国标准中，关于柱桩基础设计的内容，并提出几点建议，总结整理如下。

2 柱桩基础设计

以斯里兰卡铁路某桥1号桥墩为例，分析、总结斯里兰卡项目柱桩设计思路及内容。

2.1 检算依据及内容

业主要求，本线使用的规范为斯里兰卡规范及英国标准(BS)。

2.1.1 活载图示

设计活载：采用业主文件指定荷载，详见图1。

2.1.2 桩基承载能力检算

根据BS 8004，2.3.2.4.4和BS 5400—2，4.7.1条规定，采用BS 5400—2中规定的荷载组合(取γfL=1且γf3=1)检算桩基础的承载能力需满足下述要求。

1)在组合1(恒载+附加恒载+活载)，设计荷载作用下，单桩设计轴向力不大于单桩容许承载力。2)在组合2(组合1+风载)，设计荷载作用下，单桩设计轴向力不大于1.25倍单桩容许承载力。

2.1.3 桩身材料强度检算

根据BS 8004，7.4.4.3.条规定，在BS 5400—2，4.1.2节所述设计荷载作用下，检算桩身材料强度值，具体规定为：混凝土在荷载作用下，桩身截面平均压应力值不能超过混凝土28 d立方体抗压强度值的25%。

2.1.4 桩身截面承载能力检算

由BS 5400—2中规定的ULS设计荷载，计算得到桩身内力，检算下述内容：

1)选取主轴方向最大、最小弯矩和最大、最小轴力对应的内力组，检算桩身正截面承载能力满足要求。2)选取最大剪力值，检算桩身斜截面抗剪承载能力满足要求。

2.2 桩基布置

2.2.1 设计依据

根据BS 8004，7.3.4.2条，桩基础最小桩间距确定如下：对于柱桩，桩身表面距离应不小于桩身的最小宽度。

2.2.2 1号桥墩桩基础布置形式

材料：承台及钻孔桩均采用C30混凝土。

桥梁跨度及式样：跨度20 m等跨道砟桥面后张预应力混凝土梁；梁全长20.6 m；每孔梁重G=1 574.5 kN，线路设备重90.08 kN/m。

线路资料：单线，位于R=1 200 m曲线上。

桥墩形式：采用圆端形实体桥墩。

地质条件：桥址区地层简单，下伏片麻岩，微风化片麻岩为良好的地基持力层，故基础采用圆形端承桩，钻孔灌注形成，以微风化片麻岩为桩端持力层。

1号桥墩桩基础，采用四根圆形端承桩，桩径1.0 m，顺桥向两列布置，间距2.8 m，横桥向两列布置，间距3.8 m，桩中心至承台边缘距离取1.05 m。桩长6 m。1号桥墩桩基础布置见图2。

2.3 桩基承载力的设计荷载

根据BS 8004，2.3.2.4.4和BS 5400—2，4.7.1条规定，采用BS 5400—2中规定的荷载组合(取γfL=1且γf3=1)，作为检算桩基础承载力的设计荷载。

采用“m”法模拟桩土相互作用，分析计算得到单桩桩头轴向设计荷载，见表1。

2.4 桩基承载能力检算

2.4.1 检算原理及公式

根据斯里兰卡—15，6.2节规定，柱桩单桩容许承载力公式如下：

Pallowable=qall×Ab+fu·As/2。

其中，Pallowable为单桩容许抗压承载能力，kN；qall为岩石容许承载力，kPa；Ab为桩底面积，m2；fu为桩侧土极限摩阻力，kPa；As为桩身侧表面积，m2。

2.4.2 1号桥墩土层参数

桩基础土层参数见表2。

表1 单桩桩头力设计荷载

表2 桩基础土层参数

2.4.3 1号桥墩单桩容许承载能力

1)单桩抗压容许承载能力检算：

Pallowable≥P+Wpile。

其中，Pallowable为单桩容许抗压承载能力，kN；P为桩头设计荷载值，kN；Wpile为桩身自重，kN。

2)检算结果。根据前述内容，1号桥墩桩基础承载能力检算结果见表3。

表3 1号桥墩桩基础承载能力检算结果 kN

由检算结果知，1号桥墩桩基础承载能力满足要求。

2.5 桩身材料强度检算

2.5.1 桩身材料强度检算结果

由本算单相关内容得到单桩桩头控制竖向设计荷载，和桩身等效截面参数，得到桩身强度检算结果见表4。

表4 桩身强度检算结果

故1号桥墩桩基础，桩身材料强度满足相关规范要求。

2.5.2 检算结果

由本算单相关内容知，1号桥墩桩基础，采用四根圆形端承桩，桩径1.0 m，顺桥向两列布置，桩间距2.8 m，横桥向两列布置，桩间距3.8 m，桩中心至承台边缘距离取1.05 m。设计合理，且满足相关规范要求。

3 国内外柱桩设计异同

3.1 相同点

1)桩基设计承载能力，设计荷载均采用组合系数为1的荷载组合。2)单桩抗压设计承载能力检算公式相同，均为“柱桩桩顶承受的轴向压力加桩身自重不得大于单桩容许承载力”。3)柱桩最小桩间距要求，均为“大于等于两倍桩径”。

3.2 不同点

1)桩身截面承载力检算，英标原理为极限状态法，国标原理为容许应力法。2)单桩容许承载力公式与国标有较大不同，斯里兰卡规范计入，入土深度范围内桩侧所有的摩阻力，而国标只计入嵌岩部分桩侧摩阻力。

4 总结及建议

1)由文中分析知，柱桩设计中，国标和斯里兰卡规范较为相似，故在设计工作中，可先用国内成熟的铁路设计软件，按国标相关要求设计，再按斯里兰卡规范检算复核设计结果，可大幅提高设计效率和正确率。

2)柱桩截面承载力检算，按斯里兰卡规范要求设计，得到配筋结果比国标现行标准偏大，故需更加严谨对待。

3)通过斯里兰卡项目设计，个人有些许感触，对于全新的规范、不同的技术标准(斯里兰卡规范，英国标准)，不要完全摒弃国标，作为设计人员应以国标为基础，举一反三、触类旁通，从基本原理入手，找到共同之处，把握住关键问题，这样会起到事半功倍的效果。

[1] BS 5400—4，混凝土桥设计规范[S].

[2] BS 8004，基础设计规范[S].

[3] ICTAD/DEV/15，斯里兰卡桩基规范[S].

[4] JTG D62—2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

[5] TB 10002.3—2005，铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范[S].

[6] 王青太.BS 5400规范中大偏心受压短柱极限承载能力计算[J].山西建筑，2011,37(29):48-50.

The column piles design of Sri Lanka railway

Wang Qingtai

(ChinaRailwayFifthSurveyandDesignInstituteGroupLimitedCompany,Beijing102600,China)

The contents of the design of the column piles of Sri Lanka and UK standard is introduced, a summary and induction is made and analyzed the similarities and differences of domestic and foreign column piles design, the efficiency and accuracy of design is improved.

column piles, bearing capacity, design

2015-04-29

王青太(1984- )，男，硕士，工程师

1009-6825(2015)19-0054-02

TU473.1

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