羅余良

中鐵十二局集團(tuán)第一工程有限公司（030022）

0 前言

在橋梁的整體設(shè)計(jì)中,下部結(jié)構(gòu)的選型對(duì)整個(gè)橋梁設(shè)計(jì)方案有較大影響。合理的選型將使上下部結(jié)構(gòu)的造型協(xié)調(diào)一致，輕巧美觀。橋梁下部結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足交通需求、安全耐久、造價(jià)低、維修養(yǎng)護(hù)少、施工方便、工期短、與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)和造型美觀等原則。對(duì)于城市立交橋，在橋梁細(xì)部結(jié)構(gòu)的造型上將比一般公路結(jié)構(gòu)有更高的要求。另外,橋梁下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)受力、水文、地質(zhì)構(gòu)造等密切相關(guān),同時(shí)應(yīng)考慮地震、溫度影響力等作用。這就需要設(shè)計(jì)者善于結(jié)合工程實(shí)際不斷探索和總結(jié),提高下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量及使用效果,使其選擇與布設(shè)能夠更加合理、經(jīng)濟(jì)。

1 橋墩結(jié)構(gòu)形式

橋墩按其構(gòu)造可以分為實(shí)體橋墩，空心橋墩，柱式排架樁墩，柔性墩和框架墩等五種類型。按墩身橫截面可分為矩形、圓形等。在工程中常遇到的橋墩有如下幾種形式：

1.1 柱式橋墩

帶蓋梁?jiǎn)闻艠吨綐蚨帐怯媚艹惺軓澗氐纳w梁來代替實(shí)體式橋墩上的墩帽，當(dāng)采用群樁基礎(chǔ)時(shí)，需在樁頂設(shè)置承臺(tái)，使各樁共同受力，并通過它使柱與樁相連(一般適用于簡(jiǎn)支梁橋或先簡(jiǎn)支后連續(xù)的連續(xù)梁橋)。

1.2 重力式實(shí)體橋墩

靠自身恒載(包括橋垮結(jié)構(gòu)恒載)來平衡外力(偏心力矩)和保證橋墩的穩(wěn)定(抗傾覆穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定)。因體積較大，阻水面積增大,抗沖擊力較差,不宜用在流速大并有大量泥沙的河流。對(duì)地基承載力的要求高,墩身多做成實(shí)體式的,不配鋼筋,多用素混凝土或片石混凝土砌筑。

1.3 鋼筋混凝土薄壁墩

鋼筋混凝土薄壁墩又可分為單肢薄壁墩和雙肢薄壁墩兩種形式。前者墩身重量較輕,可節(jié)約材料,適用于地質(zhì)條件較差時(shí)的簡(jiǎn)支梁橋上;后者適用于墩梁固結(jié)的連續(xù)剛構(gòu)橋上(多用于互通式立交的跨線橋上)。

2 橋臺(tái)結(jié)構(gòu)形式

橋梁橋臺(tái)可以分為重力式橋臺(tái)和輕型橋臺(tái),除了這兩種以外，還有組合式橋臺(tái)和承拉式橋臺(tái)等等，主要介紹如下兩種：

2.1 輕型橋臺(tái)

輕型橋臺(tái)的特點(diǎn)是,臺(tái)身體積較小,自重較小，臺(tái)身為直立的薄壁墻,臺(tái)身兩側(cè)設(shè)有翼墻(用于擋土),可以將側(cè)墻做成斜坡。在兩橋臺(tái)下部設(shè)置鋼筋混凝土支撐梁，上部結(jié)構(gòu)與橋臺(tái)通過錨栓連接,構(gòu)成四鉸框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng),并借助兩端臺(tái)后的土壓力來保持穩(wěn)定。它借助于結(jié)構(gòu)的整體剛度和材料強(qiáng)度承受外力,為在軟土地基上建筑橋臺(tái)提供了經(jīng)濟(jì)可行的途徑。

2.2 鋼筋混凝土薄壁橋臺(tái)

薄壁輕型橋臺(tái)常用的形式有懸臂式、扶壁式、撐墻式及箱式等。這種橋臺(tái)是由帶扶壁的前墻和側(cè)墻以及水平底板構(gòu)成。擋土墻由前墻和間距為2.5～3.5m的扶壁組成。

3 下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

為了減少軟土地基位移對(duì)超靜定結(jié)構(gòu)的影響,上部結(jié)構(gòu)多采用標(biāo)準(zhǔn)梁的先簡(jiǎn)支后連續(xù)的構(gòu)造,這樣整個(gè)工程的設(shè)計(jì)計(jì)算工作就集中于下部結(jié)構(gòu)的選用和計(jì)算,因而下部結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算方法的選擇是否正確,考慮因素是否全面,直接關(guān)系到整個(gè)工程的造價(jià)高低及安全與否,為此在下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中,一般進(jìn)行下列計(jì)算：

3.1 橋墩內(nèi)力計(jì)算

墩樁頂?shù)淖畲筘Q向力計(jì)算非常簡(jiǎn)單,這里不再敘述;墩樁頂水平力計(jì)算，運(yùn)用柔性墩理論中的集成剛度法，將橋面汽車制動(dòng)力及梁體混凝土收縮、徐變、溫差、地震產(chǎn)生的水平力在全聯(lián)墩臺(tái)進(jìn)行分配,最后根據(jù)不同組合的墩樁頂水平力、彎矩及對(duì)應(yīng)墩樁頂豎向力進(jìn)行樁基各截面內(nèi)力計(jì)算。

對(duì)于橫向陡邊坡上的橋墩設(shè)計(jì),同一墩位2個(gè)(或3個(gè))墩柱存在較懸殊的無(wú)支長(zhǎng)度差異,因剛度差異造成橋墩橫向受力分配的不均勻。

3.2 橋臺(tái)內(nèi)力計(jì)算

橋臺(tái)除了受與橋墩相似的荷載之外,豎向荷載還增加了土壓力、負(fù)摩阻力、搭板自重等荷載;水平荷載增加了土壓力,其影響復(fù)雜,設(shè)計(jì)時(shí)需注意以下幾點(diǎn)：

1)內(nèi)力計(jì)算應(yīng)注意的問題。①軟土地基上帶基樁的鋼筋混凝土薄壁橋臺(tái)土壓力計(jì)算按深層考慮。②軟基路段橋臺(tái)應(yīng)盡量設(shè)置為與路線正交的形式,減小臺(tái)身長(zhǎng)度,在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置伸縮縫,以縮短受拉區(qū)長(zhǎng)度,減小臺(tái)身砼的收縮變形量,抑制臺(tái)身的豎向斜向裂縫的發(fā)生。

2)埋置式橋臺(tái)土壓力一般是以原地面或一般沖刷線起計(jì)算的,對(duì)較差土質(zhì),需要進(jìn)行驗(yàn)算,確定是否考慮地面以下臺(tái)后深層土對(duì)樁水平力的影響。

3)橋頭路基沉降、滑動(dòng)驗(yàn)算。首先,路基沉降過大、橋頭跳車、臺(tái)背和梁端過早損壞,加大豎向土壓力及負(fù)摩阻力,造成橋臺(tái)蓋梁開裂及樁基不均勻下沉、路面開裂及路基滲水，導(dǎo)致路基失穩(wěn)。其次,由于路基滑動(dòng)使橋臺(tái)所承受的水平土壓力已遠(yuǎn)大于計(jì)算值,對(duì)于橋頭高路基和處于改河、填溝段或路基外不遠(yuǎn)處有溝、河的,更要注意深層滑動(dòng)的驗(yàn)算。

4 結(jié)束語(yǔ)

墩臺(tái)是橋梁的重要結(jié)構(gòu)之一,支撐著橋梁上部結(jié)構(gòu)的荷載，并將它傳遞給地基基礎(chǔ)。此外，還要承受臨時(shí)荷載，在某種情況下需要臨時(shí)加固和補(bǔ)強(qiáng)。所以橋梁墩臺(tái)本身應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，對(duì)地基的承載力和沉降量，地基間摩擦阻力等也要提出一定的要求。因此，橋梁墩臺(tái)的設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)受力及其選型都是很值得探討的。

[1]JTG D60-2004,公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].

[2]江祖銘.公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)(墩臺(tái)與基礎(chǔ))[S].北京：人民交通出版社,1997,6.

[3]邵旭東.橋梁工程[M].北京：人民交通出版社,1986,6.

[4]凌治平.基礎(chǔ)工程[M].北京：人民交通出版社,1990,12.