分析主塔基础结构的受力状态，桩基基础承受来自桥塔巨大的面内及面外弯矩、背索斜向上的拉力，以及P7#墩传递的水平力及竖向力。综合其受力特点，桥塔基础设计分为两部分：一部分为桥塔承台基础；一部分为后背索锚碇基础。图5-21主塔基础外形基于主塔基础受力的复杂性和特殊性，在主塔承台及背索锚碇处分别进行两组静压试验和静推试验。锚桩最终上拔量最大为2.97 mm，符合规范要求。......
2023-07-01
主塔基础设计优化
【摘要】：分析主塔基础结构的受力状态，桩基基础承受来自桥塔巨大的面内及面外弯矩、背索斜向上的拉力，以及P7#墩传递的水平力及竖向力。综合其受力特点，桥塔基础设计分为两部分：一部分为桥塔承台基础；一部分为后背索锚碇基础。图5-21主塔基础外形基于主塔基础受力的复杂性和特殊性，在主塔承台及背索锚碇处分别进行两组静压试验和静推试验。锚桩最终上拔量最大为2.97 mm，符合规范要求。
赤峰桥工程场地地貌单元属海积平原，后经人工改造填垫至现地坪，属中软场地土类型。分析主塔基础结构的受力状态，桩基基础承受来自桥塔巨大的面内及面外弯矩、背索斜向上的拉力，以及P7#墩传递的水平力及竖向力。综合其受力特点，桥塔基础设计分为两部分：一部分为桥塔承台基础；一部分为后背索锚碇基础。桥塔承台基础承受来自桥塔的弯矩及P7#墩传递的大部分水平力及全部竖向力，后背索锚碇基础主要承受后背索斜向上的拉力。与此同时，承台顶设置的船形餐厅等建筑物的自重也通过承台传到两部分基础。
图5-19 钢锚箱计算模型
图5-20 钢锚箱应力
主桥基础的主要承重结构为桥塔下的大体积承台。桥塔下主塔承台基础长为44.2 m、宽为21.0 m、厚为6.5 m，承台近桥侧内设一个20.0 m×3.9 m×4.0 m 空箱体，以减少承台自重对群桩产生的弯矩。承台下设有105 根直径1.2 m、桩长50 m 的钻孔灌注桩，在承台近桥侧设置横桥向和纵桥向双向限位P7#支墩，使其在支承主桥的同时限制主桥在该处的水平位移。主塔基础外形如图5- 21 所示。
后背索锚碇采用重力式基础，主要依靠混凝土自重和桩基础抵抗后背索的拉力。桥塔处设置四根后背索，每根拉索拉力约为1 000 t。后背索的设置，不仅可以减小桥塔底部的面内弯矩，优化桥塔结构的断面尺寸，而且与桥塔底部船形建筑物形成整体，取得良好的景观效果。后背索锚碇紧贴桥塔基础，在接触面处嵌有一块抗挤压厚钢板，后背索锚碇基础布置如图5-22所示。
图5-21 主塔基础外形（单位：cm）
基于主塔基础受力的复杂性和特殊性，在主塔承台及背索锚碇处分别进行两组静压试验和静推试验。
1）单桩竖向抗压静载试验
依据《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041—2000）、《建筑桩基技术规范》（JGJ 94—1994）中有关规定进行静载试验。试验采用油压千斤顶加载，千斤顶的加载反力装置为锚桩横梁反力装置，采用4根锚桩，并对称布置。
共进行两根单桩竖向抗压静载试验（锚桩法），试桩采用钻孔灌注桩，桩径为1.2 m，桩长为61.5 m。静载试验前，采用低应变反射波法对桩身进行完整性检测。低应变检测结果表明，两根试桩桩身完整，均为Ⅰ类桩，桩身完整性合格。Ⅰ类桩占所检测桩基的比例为100%。
图5-22 后背索锚碇基础布置（单位：cm）
两根试桩试验最大荷载均为10 800 kN，当加载至最大荷载时，两根桩的最终沉降量分别为16.62 mm、16.31 mm，Q-s 曲线均呈缓变型，s-lgt 曲线尾部未出现明显向下弯曲。因此，两根试桩单桩竖向抗压极限承载力实测值均大于等于10 800 kN。锚桩最终上拔量最大为2.97 mm，符合规范要求。
2）单桩静推试验
试验采用单循环加载试验法，静推试验最大荷载为600 kN，每级荷载为60 kN，第一级按两倍分级荷载加载。根据实测数据绘制各试桩水平荷载位移曲线，提供设计荷载下的位移数据。
本工程进行四根试桩（共两组）的单桩静推试验，试桩采用钻孔灌注桩，桩径为1.2 m，桩长为50 m，两组桩均为工程桩，第一组静推试验对应施工桩号分别为15#、16#，第二组静推试验对应施工桩号分别为9#、14#。静推试验前采用低应变反射波法检测桩身完整性，结果表明：四根试桩桩身完整，均为Ⅰ类桩。
第一组静推试验，水平荷载加至600 kN 时，15#桩桩顶水平位移值为23.40 mm，桩身最大转角为0.637 1°；16#桩桩顶水平位移值为20.15 mm，桩身最大转角为0.254 4°；第二组静推试验，水平荷载加至600 kN 时，9#桩桩顶水平位移值为21.72 mm，桩身最大转角为0.325 4°；14#桩桩顶水平位移值为21.41 mm，桩身最大转角为0.318 6°。
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