软弱地基上小桥基础发设计方案的选择.doc

软弱地基上小桥基础设计方案的选择 内容择要：在软基上修建建筑物，选择经济合理的基础结构形式对结构安全、工程造价、施工进度等都具有非常重要的作用，本文拟从某一工程设计实例在软基上修建小桥如何选择经济合理的桥梁基础结构形式进行论述。 关键词：软弱地基上小桥基础设计 1 工程概况 本工程为某一金属加工厂前小桥改造工程，该桥的主要功能是解决金属加工厂进出车辆通行要求。该桥横跨某排水干沟，现状为单跨砌石拱桥，桥跨11m，矢跨比1/5，建于上世纪70年代，桥梁设计荷载为汽车-10。该桥经过近30年的使用，已出现多处裂缝，拱脚受水流的冲刷、剥蚀，损坏严重。由于目前金属加工厂生产规模不断扩大，加之现行车辆载荷越来越大，桥梁等级已不能满足生产发展的需要，急需对其进行改造。 2 设计条件 2.1 设计标准 根据工厂生产发展需要，桥梁设计荷载按汽车-20设计，挂车-100校核。桥梁宽度按净宽6m设计。 2.2 排水沟过流要求 排水沟设计最大过流10m3/s，日常流量3m3/s。 2.3 地形、地质、地震、气候、水文等自然地理特征 1、地形、地貌：该桥地处渭河二级阶地，阶地阶面平坦，微向南倾斜，地面高程343m。阶地由第四系上更新统冲积粉土、沙及全新统黄土状土组成。 2、地质构造：该桥地处渭河断陷盆地东部地区，无活动断裂。按照国家地震局地震危险区划分，拟建项目处于6级范围内八度地震区。 3、气候：该区气候属大陆性季风气候，气候温和，降雨适中。雨热同期，四季分明。年平均气温11.3℃-13.6℃。年平均降水量529-638mm。年平均风速2.56m/s，无大于3.0m/s的风速。 4、地下水：地下水为潜水，埋深在3m-5m之间，地下水矿化度2-5g/l，PH值在8.0左右，属微咸碱水。 5、土体工程地质特征：场地土体工程地质特征见图一、图二及表一。 各土层物理力学参数表 表一 土层编号 土层名称 土层厚度 天然含水量W 天然重度 γ 孔隙比e 液限含水量wl 塑限含 水量wp 压缩模量 Es （m） (%) (g/cm3) (%) (%) (MPa) 1 素填土 3 8 17 0.71 24 17 17 2 黄土状粉土 10 15 16 0.88 22 16 9 3 粉土 5 27 19 0.81 23 16 5 4 粉质粘土 10 32 19 0.80 38 27 11 6、湿陷性：据土工试验，该地质剖面黄土状粉土的自重湿陷系数及湿陷系数大于0.015，为湿陷性黄土；其自重湿陷量处于1.73cm左右，总湿陷量处于16.01左右，为非自重Ⅰ级（轻微）湿陷性。 3 桥基设计方案选择 根据该桥所处场地地质条件分析，因场地地下水位较高，土层结构分层明显，其中层①土层结构紊乱，主要为新近堆积形成的粉质粘土；层②属中压缩非自重湿陷性黄土，需进行地基处理后方可作为基础持力层；层③为粉土，承载力较低；层④为粉质粘土，土层较厚，结构致密，适宜作深基础持力层。 3.1设计方案 根据以上地质条件，在桥基设计中，初拟了三种桥基设计方案，进行分析比较。 方案一：桥基采用U型砌石基础，持力层处于土层②上，地基承载力参照地质报告，并比照临近区域建筑物设计资料，经综合分析采用120kPa，据此拟定出U型砌石基础基本尺寸。 方案二：桥基采用钢筋混凝土箱涵基础，持力层处于土层②上，设计条件同方案一，但涵洞净跨根据排水沟过流要求，作了调整，净跨变为8m。其结构示意见图三。 方案三：采用钢筋混凝土灌注桩基础，桩径1200mm，桩深20m，桥梁跨度13m，上部结构为预制钢筋砼空心板，板厚55mm。其结构示意见图四。 3.2设计方案分析 方案一虽然设计简单，但施工排水量大，而且持力层建在土层②上，不很理想。经结构计算，拟定的砌石基础断面较大，容易产生不均匀沉降，加之砌石自身重量较大，特别在软弱的土基条件下，显得不仅合理，而且造价偏高，故放弃了方案一。 方案二采用钢筋砼箱涵基础，基础整体性好，刚度大，抗不均匀沉陷能力强，但在地下水位较高的情况下，施工难度较大，要求施工工艺较复杂，而且工程投资较大。 方案三采用钢筋砼灌注桩基础，桩端持力层处于承载力较高的土层④上。其优点是充分利用了单桩承载力较高的优势，消除软弱地基对桥基的影响，而且施工简单、方便，施工受地下水影响小，排水量小，工期短，施工质量易于保证。结构受力明确，传力可靠，单桩承载力高，能有效发挥桩身强度，沉陷量小。 3.3三种方案主要工程量及工程造价对比 三种方案主要工程量及工程造价对比见表二 三种方案主要工程量及工程造价对比 表二 设计方案 主要工程量 工程造价（万元） 砌石(m3) 砼(m3) 钢筋(t) 土方(m3) 方案一 350 220 45 400 5