杜 巖

1 采用門式墩的必要性

近年來,在我國繁忙干線及城際間率先修建客運專線,實現(xiàn)客貨分線已達成共識,新一輪鐵路建設(shè)再掀高潮。鐵路建設(shè)中為了最大限度地吸引客源,車站的設(shè)置盡量靠近城市中心,也意味著橋梁需要穿越城區(qū),而當(dāng)鐵路與城區(qū)地面公路交角較小、斜度較大時,或者地面布墩有困難時,門架式墩是一種經(jīng)濟節(jié)省的選擇。主要表現(xiàn)在采用門架墩后跨徑往往可以得到較好的控制。

2 支座在門式墩中的應(yīng)用

鐵路上常用的門式墩有“門”形、“π”形,輕軌中也會用到“h”形,均為全剛接超靜定結(jié)構(gòu)。而采用支座進行蓋梁與墩柱的鉸接,則可以釋放掉梁體、列車以及溫度應(yīng)力等引起的彎矩。分別對三種門式墩彎矩情況進行對比,見圖 1～圖9。

3 應(yīng)用實例

3.1 概述

海南東環(huán)鐵路?？诟呒芴卮髽驑蜷L21 332.4 m,采用無砟軌道結(jié)構(gòu),雙線整孔箱梁。受線路選線控制,本橋穿越海口市,高架于南海工業(yè)大道、龍昆南路兩條市內(nèi)主要干道的中央分隔綠化帶之上,多處與橋下公路小角度交叉,該橋的24號～28號墩由公路外側(cè)切入至南海工業(yè)大道的中央分隔帶中,其中24號墩采用帶支座的門式墩結(jié)構(gòu),墩高16.5 m。

3.2 地質(zhì)情況

表層為1 m厚的人工填土,基本承載力0.15 MPa;第二層為火山噴發(fā)形成的弱風(fēng)化玄武巖,厚9 m,基本承載力0.7 MPa;底層為粉質(zhì)黏土,基本承載力0.15 MPa。

該墩位于8度地震區(qū),地震動峰值加速度為0.2g,地震動反應(yīng)譜特征周期為0.35 s。

3.3 基礎(chǔ)設(shè)計

采用一般門式墩結(jié)構(gòu),在基礎(chǔ)的設(shè)計上存在以下問題:

1)按明挖基礎(chǔ)設(shè)計,3層基礎(chǔ)基底出現(xiàn)拉應(yīng)力,應(yīng)力重分布后壓應(yīng)力大于容許應(yīng)力,不能滿足設(shè)計要求;采用非常規(guī)的4層明挖基礎(chǔ)可以滿足,但是一方面基底至玄武巖下的粉質(zhì)黏土層距離不到6 m,另一方面由于該橋墩的墩柱一個靠近路邊,另一個位于道路中間的綠化帶中,開挖防護工程量大、破壞路面范圍大,且公路在施工期間仍然使用,施工存在較大的安全隱患。2)按柱樁基礎(chǔ)計算,承臺厚2 m,樁長一般不宜小于 6 m,樁底至玄武巖下的粉質(zhì)黏土層距離不到3 m,不能滿足設(shè)計要求。3)按摩擦樁基礎(chǔ)計算,承臺厚2 m,每個柱采用6根1 m樁,樁長47 m才能滿足承載力及沉降要求。施工難度大,需要打穿9 m厚玄武巖,且圬工量大。

采用蓋梁兩端設(shè)置支座的門式墩結(jié)構(gòu),由于柱身僅有支座摩阻力產(chǎn)生的彎矩,采用正常的3層明挖基礎(chǔ)即可滿足設(shè)計要求。

4 設(shè)計需注意的問題

1)位于地震區(qū)時,由于該橋墩承受了兩個半孔梁的荷載,所以在蓋梁的防落梁設(shè)計強度需大于2倍的梁體防落梁設(shè)計強度。2)橋梁的設(shè)計年限為100年,支座的設(shè)計年限為20年。當(dāng)支座需要更換時,兩端鉸接的門式墩需要將該橋墩上相鄰的兩孔梁同步頂起,才能更換支座,一端鉸接的門式墩更換支座需要采用非常規(guī)方法解決。

5 結(jié)語

在今后的鐵路設(shè)計,小角度切入公路,高架車站的橋墩設(shè)計中將更多的采用門式墩或多跨門式墩結(jié)構(gòu),在合理的位置采用支座鉸接,可以更大限度地節(jié)約基礎(chǔ)圬工,優(yōu)化設(shè)計。

[1]張 偉,徐志強.更換T梁橋支座的一種施工方法[J].山西建筑,2008,34(6):314-315.