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摘要：在桥梁工程建设期间需要进行大量计算，确定纵向荷载作用力下桩基础的应用情况。而随着桥梁上部结构荷载的不断变化，以及其他各类因素的共同作用，桩基沉降问题会逐步显现，若不能进行有效控制，必然会给桥梁工程整体造成较为严重的影响。因此，必须针对桥梁中的桩基沉降问题进行分析，以便采取有效措施予以处理、规避。鉴于此，文章首先对桥梁工程设计中桩基沉降问题进行了分析，然后提出了具体的设计优化策略，以供参考。
关键词：桥梁工程;桩基沉降;优化设计
1桥梁工程的桩基设计工作概述
桥梁工程的桩基设计工作主要包含桩基选型与方案确定、确定桩径、桩长与桩距参数、确定单桩基结构形式和承载能力、选定桩顶传递荷载结构、明确桩身涉及刑事与承台构造等。桩基设计是桥梁工程建设的基础，只有保证桩基设计的科学性与合理性，才能使桥梁结构更加稳固。桩基刚度大，可以减轻上部沉降，使桩基变形被均匀分摊，桩基与周围介质产生摩擦，将上部荷载传给周围土地，减轻桩体压力，保持桩基结构的稳定性。
2桥梁工程设计中桩基沉降问题及分析方法
2.1单桩桩基的沉降分析
桥梁单桩桩基沉降分析的主要方法包括：载荷传递分析法、剪切形变传递模型法、弹性理论法。在应用载荷传递分析法时，将桩基分散为相同长度的桩基单元，使用非线性弹簧模拟桩基段与土层之间的联系，在桩基端处土体使用非线性弹簧进行模拟。桥梁工程建设期间需要使用多种仪器、仪表，要注意实际测量过程中的普及性。剪切形变传递模型法的应用能够简化桩基沉降计算，在该模型当中假定认为载荷承载力较小时，在桩基轴向负荷载力会出现桩基沉降问题，在具体的沉降过程中又会对周边土层产生剪切作用，但土层未发生移动，剪应力会沿桩基侧面表层扩散。弹性理论法利用弹性理论对桩土系统进行研究，确定单桩基础在纵向满足承载作用，并获得桩基土层间作用及位移间的关系，进而得到土层对桩基之间、桩基对土层之间的各类作用方式，弹性理论法能够扩展出一系列沉降计算方法。
2.2群桩桩基的沉降分析
桥梁群桩桩基沉降分析的主要方法包括：弹性理论法、实体深基础法、等效作用分层总和法。弹性理论法主要是对桥梁群桩的沉降情况进行分析，主要根据位移法、应力法进行操作，另外，还可以根据简化的弹性理论法计算出位移情况，将子桩侧面摩擦力视为线性变换，通过对单桩进行分析、叠加获取群桩分析结果。实体深基础法将高承台下的群桩、土层等效为一个墩基实体深基础，在该墩基范围内，群桩工作过程中土层不会出现压缩问题，然后利用扩展计算方式明确群桩沉降的实际情况，为消除计算过程中存在的差异，可以假定实体基础底面位置，关注群桩土层可压缩的概率，注意群桩基础周围剪应力变化。等效作用分层总和法可以对均匀土质的土层中群桩沉降、均匀负荷承载下的矩形基础间的比值进行计算，获取计算结果后对等代墩基的附加应力进行修正，然后结合分层总和法掌握群桩的具体沉降情况。
3桥梁工程中桩基沉降的应对策略
3.1做好地质环境勘察工作
桥梁的桩基建设属于一项较为复杂的隐蔽工程，桩基结构施工质量容易受到多方面因素影响，这不仅关系到整个桥梁工程的顺利开展，也会影响未来桥梁的运行使用。因此，在施工前进行相關准备工作至关重要，做好桥梁工程施工前的地质勘察工作。安排设计人员和勘察人员一同参与到地质勘察中，提前编制工作计划，标出勘察项目，对各项目严格审核，保证地质勘察项目的完整性。在正式勘察过程中，应围绕计划计算勘查结果，确保结果的准确无误，以此为基准开始桥梁工程设计工作，防止在后期施工中发生桩基沉降问题。
3.2改进桩基选型和布局，优化墩台身
有时桥梁工程施工会遇到临水的施工环境，这种环境的土体松软，容易产生沉降现象。建议设计人员做好基础设计工作，当桥位于软土层时，桩柱式单排装，设置承台，缓解桩基压力。如果桩基础在水中，应考虑水流冲刷给桩基带来的影响，设计桩基长度时去除水流冲刷的深度。对桩基进行合理布局时，应计算桩基的受力范围，按照桥梁工程施工总长度，计算布局内的桩基数量，根据计算结果使桩基在受力范围内分布均匀，改善因桩基布局问题而产生的沉降现象。在某种特殊条件下，桩基可能无法均匀分布，这时应利用附加结构对桩基补强处理，计算出强度差值，按照差值优化桥梁工程的桩基设计。此外，还应对桥梁的墩身与台身进行优化，按照设计要求，设计人员应确保墩台身受力均匀。如果墩台为异形结构，应保证墩台的正投影形状对称，通过承台向桩基传递均匀的竖向力。施工设计时应保障墩台身的结构质量，使结构拥有足够的横向承载力，可以满足混凝土最小裂缝需求，并对墩台采取一定的防撞击措施，维护墩台结构的稳固性。
3.3防止单桩沉降设计
为了防止桩基沉降情况的发生，可以在桥梁工程中使用单桩沉降式设计，在单桩沉降式设计中应该对桩体进行剪切变形的处理。如果桩体之间的地质土壤不会出现为位移的情况，那么在桩基出现沉降情况时，土体会随着桩基一起进行沉降，并且进行一定的剪切，剪切所产生的力会直接向外传送。这时候土体应该出现的位移情况便不会出现，所以单桩沉降式的设计可以让桩基沉降问题得到一定程度上的解决，但是单桩沉降式的设计其中包含的因素实在太多，其中包括了参数的变化;地基的分层和桩基的阻力等等，只有将所有的因素都考虑到其中才能够有效地对桩基沉降问题进行解决，发挥出此设计方法的最大化效果。因此，在面对桥梁工程中的桩基沉降问题时，单桩沉降式的设计是非常重要的策略之一。
3.4防止群桩沉降设计
在用单桩沉降式设计对桩基沉降问题进行解决时已经很复杂，但是与群桩沉降式的设计相比较起来，单桩沉降式设计便简单了起来。群桩沉降设计也是对桩基沉降问题有着难以想象的效果，在进行相关的设计计算时，实体深基础法是群桩沉降式设计中较为常用的方法。在群桩沉降式设计的计算的过程中会发现相关的计算非常复杂。经过大量的计算后会得出群桩的承受力数额，通过这个数额又可以对桩基沉降的沉降值进行计算。在整个的计算过程中，应该将差异化的存在都进行抹除，只有这样才能够对计算结果的准确性进行一定程度上的保障。另一方面，群桩沉降式设计中还可以利用分层总和法来对沉降量进行准确的计算，这对桩基沉降问题的解决有着非常大的帮助。因此，在桥梁工程中对桩基沉降的问题进行相应的处理，群桩沉降式的设计是非常有效的策略之一。
结语
综上所述，桩基沉降是在整个桥梁工程中出现频率大、时间持续比较久的质量问题，若桩基沉降处在合理范围内，对桥梁工程并无大的影响，那么及时采取补救措施，桥梁仍能保证安全通行能力。但是，若桩基沉降超出控制范围，影响桥梁结构稳定，则对桥梁安全性造成威胁，降低桥梁使用期限，甚至造成重大交通安全事故。在桥梁工程设计中，要防止桩基发生沉降。设计人员必须明确桩基沉降发生的原因，在设计过程中依据施工现场条件及地质情况，制定科学严谨的施工方案，多措并举，保证桥梁安全通行，稳步推进公共设施建设，延长桥梁使用寿命，保障公众出行安全。
参考文献
[1]奠品强，高新慰，黄子丰，等.下穿隧道开挖引起的挤上桩沉降控制分析方法[J].岩土力学，2019（10）：118-119.
[2]何玉柱.桥梁工程设计中柱基沉降问题研究[J].安徽建筑，2019（2）：121-122.
中机中联工程有限公司 重庆 400000
关键词：桥梁工程;桩基沉降;优化设计
1桥梁工程的桩基设计工作概述
桥梁工程的桩基设计工作主要包含桩基选型与方案确定、确定桩径、桩长与桩距参数、确定单桩基结构形式和承载能力、选定桩顶传递荷载结构、明确桩身涉及刑事与承台构造等。桩基设计是桥梁工程建设的基础，只有保证桩基设计的科学性与合理性，才能使桥梁结构更加稳固。桩基刚度大，可以减轻上部沉降，使桩基变形被均匀分摊，桩基与周围介质产生摩擦，将上部荷载传给周围土地，减轻桩体压力，保持桩基结构的稳定性。
2桥梁工程设计中桩基沉降问题及分析方法
2.1单桩桩基的沉降分析
桥梁单桩桩基沉降分析的主要方法包括：载荷传递分析法、剪切形变传递模型法、弹性理论法。在应用载荷传递分析法时，将桩基分散为相同长度的桩基单元，使用非线性弹簧模拟桩基段与土层之间的联系，在桩基端处土体使用非线性弹簧进行模拟。桥梁工程建设期间需要使用多种仪器、仪表，要注意实际测量过程中的普及性。剪切形变传递模型法的应用能够简化桩基沉降计算，在该模型当中假定认为载荷承载力较小时，在桩基轴向负荷载力会出现桩基沉降问题，在具体的沉降过程中又会对周边土层产生剪切作用，但土层未发生移动，剪应力会沿桩基侧面表层扩散。弹性理论法利用弹性理论对桩土系统进行研究，确定单桩基础在纵向满足承载作用，并获得桩基土层间作用及位移间的关系，进而得到土层对桩基之间、桩基对土层之间的各类作用方式，弹性理论法能够扩展出一系列沉降计算方法。
2.2群桩桩基的沉降分析
桥梁群桩桩基沉降分析的主要方法包括：弹性理论法、实体深基础法、等效作用分层总和法。弹性理论法主要是对桥梁群桩的沉降情况进行分析，主要根据位移法、应力法进行操作，另外，还可以根据简化的弹性理论法计算出位移情况，将子桩侧面摩擦力视为线性变换，通过对单桩进行分析、叠加获取群桩分析结果。实体深基础法将高承台下的群桩、土层等效为一个墩基实体深基础，在该墩基范围内，群桩工作过程中土层不会出现压缩问题，然后利用扩展计算方式明确群桩沉降的实际情况，为消除计算过程中存在的差异，可以假定实体基础底面位置，关注群桩土层可压缩的概率，注意群桩基础周围剪应力变化。等效作用分层总和法可以对均匀土质的土层中群桩沉降、均匀负荷承载下的矩形基础间的比值进行计算，获取计算结果后对等代墩基的附加应力进行修正，然后结合分层总和法掌握群桩的具体沉降情况。
3桥梁工程中桩基沉降的应对策略
3.1做好地质环境勘察工作
桥梁的桩基建设属于一项较为复杂的隐蔽工程，桩基结构施工质量容易受到多方面因素影响，这不仅关系到整个桥梁工程的顺利开展，也会影响未来桥梁的运行使用。因此，在施工前进行相關准备工作至关重要，做好桥梁工程施工前的地质勘察工作。安排设计人员和勘察人员一同参与到地质勘察中，提前编制工作计划，标出勘察项目，对各项目严格审核，保证地质勘察项目的完整性。在正式勘察过程中，应围绕计划计算勘查结果，确保结果的准确无误，以此为基准开始桥梁工程设计工作，防止在后期施工中发生桩基沉降问题。
3.2改进桩基选型和布局，优化墩台身
有时桥梁工程施工会遇到临水的施工环境，这种环境的土体松软，容易产生沉降现象。建议设计人员做好基础设计工作，当桥位于软土层时，桩柱式单排装，设置承台，缓解桩基压力。如果桩基础在水中，应考虑水流冲刷给桩基带来的影响，设计桩基长度时去除水流冲刷的深度。对桩基进行合理布局时，应计算桩基的受力范围，按照桥梁工程施工总长度，计算布局内的桩基数量，根据计算结果使桩基在受力范围内分布均匀，改善因桩基布局问题而产生的沉降现象。在某种特殊条件下，桩基可能无法均匀分布，这时应利用附加结构对桩基补强处理，计算出强度差值，按照差值优化桥梁工程的桩基设计。此外，还应对桥梁的墩身与台身进行优化，按照设计要求，设计人员应确保墩台身受力均匀。如果墩台为异形结构，应保证墩台的正投影形状对称，通过承台向桩基传递均匀的竖向力。施工设计时应保障墩台身的结构质量，使结构拥有足够的横向承载力，可以满足混凝土最小裂缝需求，并对墩台采取一定的防撞击措施，维护墩台结构的稳固性。
3.3防止单桩沉降设计
为了防止桩基沉降情况的发生，可以在桥梁工程中使用单桩沉降式设计，在单桩沉降式设计中应该对桩体进行剪切变形的处理。如果桩体之间的地质土壤不会出现为位移的情况，那么在桩基出现沉降情况时，土体会随着桩基一起进行沉降，并且进行一定的剪切，剪切所产生的力会直接向外传送。这时候土体应该出现的位移情况便不会出现，所以单桩沉降式的设计可以让桩基沉降问题得到一定程度上的解决，但是单桩沉降式的设计其中包含的因素实在太多，其中包括了参数的变化;地基的分层和桩基的阻力等等，只有将所有的因素都考虑到其中才能够有效地对桩基沉降问题进行解决，发挥出此设计方法的最大化效果。因此，在面对桥梁工程中的桩基沉降问题时，单桩沉降式的设计是非常重要的策略之一。
3.4防止群桩沉降设计
在用单桩沉降式设计对桩基沉降问题进行解决时已经很复杂，但是与群桩沉降式的设计相比较起来，单桩沉降式设计便简单了起来。群桩沉降设计也是对桩基沉降问题有着难以想象的效果，在进行相关的设计计算时，实体深基础法是群桩沉降式设计中较为常用的方法。在群桩沉降式设计的计算的过程中会发现相关的计算非常复杂。经过大量的计算后会得出群桩的承受力数额，通过这个数额又可以对桩基沉降的沉降值进行计算。在整个的计算过程中，应该将差异化的存在都进行抹除，只有这样才能够对计算结果的准确性进行一定程度上的保障。另一方面，群桩沉降式设计中还可以利用分层总和法来对沉降量进行准确的计算，这对桩基沉降问题的解决有着非常大的帮助。因此，在桥梁工程中对桩基沉降的问题进行相应的处理，群桩沉降式的设计是非常有效的策略之一。
结语
综上所述，桩基沉降是在整个桥梁工程中出现频率大、时间持续比较久的质量问题，若桩基沉降处在合理范围内，对桥梁工程并无大的影响，那么及时采取补救措施，桥梁仍能保证安全通行能力。但是，若桩基沉降超出控制范围，影响桥梁结构稳定，则对桥梁安全性造成威胁，降低桥梁使用期限，甚至造成重大交通安全事故。在桥梁工程设计中，要防止桩基发生沉降。设计人员必须明确桩基沉降发生的原因，在设计过程中依据施工现场条件及地质情况，制定科学严谨的施工方案，多措并举，保证桥梁安全通行，稳步推进公共设施建设，延长桥梁使用寿命，保障公众出行安全。
参考文献
[1]奠品强，高新慰，黄子丰，等.下穿隧道开挖引起的挤上桩沉降控制分析方法[J].岩土力学，2019（10）：118-119.
[2]何玉柱.桥梁工程设计中柱基沉降问题研究[J].安徽建筑，2019（2）：121-122.
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