粟 洪

(廣州市市政工程設(shè)計(jì)研究院)

1 前 言

近年來(lái)我國(guó)處于道路建設(shè)的高峰期，高速公路快速發(fā)展、城市道路等級(jí)不斷提高，導(dǎo)致橋梁、隧道等構(gòu)造物的比重不斷提高，設(shè)計(jì)單位生產(chǎn)任務(wù)重、時(shí)間緊，而橋梁下部結(jié)構(gòu)由于受上部結(jié)構(gòu)、地形、地質(zhì)、地震等多種因素的影響，國(guó)內(nèi)各單位均無(wú)系統(tǒng)的橋梁下部結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)圖，因此更容易出現(xiàn)設(shè)計(jì)因人而異以及考慮不周的情況，從而導(dǎo)致工程質(zhì)量事故的發(fā)生。

2 橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)研究

2.1 橋臺(tái)

(1)橋臺(tái)背墻傾斜角度

為了減少模板以及標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，裝配式結(jié)構(gòu)預(yù)制時(shí)并不考慮橋梁縱坡的影響，而是在主梁架設(shè)時(shí)通過(guò)旋轉(zhuǎn)相應(yīng)坡度放置來(lái)實(shí)現(xiàn)橋面縱坡，因此，橋臺(tái)背墻必須設(shè)計(jì)為一定的傾斜角度，以保證橋臺(tái)背墻與主梁梁端縫隙e 上下一致，從而保證伸縮裝置安裝能夠順利進(jìn)行并利于伸縮裝置維持在最佳工作狀態(tài)。

(2)橋臺(tái)背墻混凝土是否應(yīng)設(shè)計(jì)為后澆

當(dāng)上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土主梁時(shí)，橋臺(tái)背墻的混凝土施工應(yīng)滯后于主梁施工，待主梁縱向預(yù)應(yīng)力鋼束全部張拉完畢后再澆筑，否則橋臺(tái)端無(wú)法進(jìn)行鋼束張拉。

當(dāng)上部結(jié)構(gòu)為預(yù)制主梁且橋梁處在大縱坡時(shí)，若澆筑完橋臺(tái)背墻再架設(shè)預(yù)制梁，會(huì)產(chǎn)生如下問(wèn)題:

①背墻的存在壓縮了主梁架設(shè)時(shí)的縱向操作空間，采用兜底吊架梁時(shí)主梁容易碰撞到背墻;

②由于施工不可避免地存在誤差，主梁就位往往無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)上的要求，最終很難保證就位后的主梁梁端與背墻前緣線之間的距離相等。當(dāng)伸縮裝置安裝工作難以進(jìn)行時(shí)，施工人員一般會(huì)采用剃鑿背墻或主梁梁端的方法來(lái)完成伸縮裝置的安裝，這樣一來(lái)雖然表面上解決了伸縮裝置的安裝工作，但橋臺(tái)背墻前緣處和主梁梁端卻遭到了破壞，給橋梁質(zhì)量埋下了隱患。

對(duì)于橋梁處在平坡或縱坡很小的情況，選擇先澆筑還是后澆筑橋臺(tái)背墻對(duì)伸縮裝置安裝是沒有影響的，同時(shí)采用架橋機(jī)施工時(shí)，一般也不存在主梁與橋臺(tái)背墻的沖撞問(wèn)題。

(3)耳墻厚度

臺(tái)后填土較高，一般均需要在道路兩側(cè)設(shè)置防撞護(hù)欄，以保證行車安全。

橋臺(tái)耳墻外邊緣線一般與背墻外邊緣線平齊，防撞護(hù)欄與耳墻在平面位置上必然存在重疊，確定耳墻厚度時(shí)除了需要滿足受力要求以外，還需在構(gòu)造上滿足防撞護(hù)欄下伸鋼筋錨固的需要(要求耳墻厚度≥防樁欄底寬)。從受力角度看，耳墻除了承受土壓力以外，還受到從防撞護(hù)欄傳遞過(guò)來(lái)的汽車撞擊力(偶然荷載)作用，因此應(yīng)適當(dāng)加大耳墻厚度。

橋梁外側(cè)一般采用F 型混凝土防撞欄，底寬500 mm，因此建議耳墻厚度取500 mm，既可以滿足受力需要，又能滿足錨固構(gòu)造要求。

2.2 擋塊、墊石

橋梁上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)制梁時(shí)，若橋面橫坡通過(guò)旋轉(zhuǎn)預(yù)制梁成坡，存在梁底位置隨橫坡變化的問(wèn)題。

預(yù)制梁繞橋面中點(diǎn)旋轉(zhuǎn)后，結(jié)構(gòu)中心線也相應(yīng)旋轉(zhuǎn)，在保持頂板橫向位置不變時(shí)，梁底偏移水平值近似為梁高×橫坡，支座中心線也跟著偏移相同距離。以30 m 預(yù)制梁，旋轉(zhuǎn)2%橫坡為例，梁底、支座中心線均偏移水平值約6 cm。對(duì)下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將產(chǎn)生以下影響:

(1)支座墊石位置

由于裝配式橋梁，梁底調(diào)平塊隨主梁一起預(yù)制，而不是現(xiàn)場(chǎng)澆注，故無(wú)法根據(jù)墊石完工后位置調(diào)整梁底調(diào)平塊，因此墩臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)支座墊石中心線必須隨梁底偏移6 cm，否則預(yù)制梁底調(diào)平塊將與支座墊石形成錯(cuò)位，造成支座偏心受壓，甚至無(wú)法安裝。

(2)擋塊位置與厚度

為了避免梁體旋轉(zhuǎn)以后主梁安放出現(xiàn)偏差，應(yīng)對(duì)下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，有以下兩種處理方式:

方式一橋墩中心線與橋面中線保持一致，此時(shí)蓋梁左、右側(cè)擋塊必須按不等寬制作(即d ＜c)，才能滿足梁體旋轉(zhuǎn)以后的安放。

方式二:橋墩中心線與橋面中線不一致，平移至梁底中點(diǎn)，此時(shí)c≈d，相當(dāng)于將下部結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行了移動(dòng)。

嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，預(yù)制梁旋轉(zhuǎn)后，為了保證擋塊與預(yù)制梁側(cè)面間隙上下一致，左、右側(cè)擋塊坡率應(yīng)設(shè)計(jì)成不一致，假設(shè)預(yù)制梁側(cè)面坡率為1:n，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)i%的坡度，則左側(cè)擋塊坡率應(yīng)為1 +n×i%:n，右側(cè)擋塊坡率應(yīng)為1－n×i%:n。由于擋塊頂一般高出梁底約30 cm，預(yù)制梁旋轉(zhuǎn)坡度一般不超過(guò)2%，擋塊按側(cè)面坡率為1:n 設(shè)計(jì)時(shí)，誤差僅為6 mm，因此可以不考慮旋轉(zhuǎn)影響。

采用方式一應(yīng)注意保證擋塊最小寬度滿足抗震的要求，當(dāng)預(yù)制梁梁高、旋轉(zhuǎn)坡度較大時(shí)，梁底水平偏移量較大，采用方式一可能就不太合適，可采用方式二，但應(yīng)注意方式二中樁位的變化。

2.3 樁柱墩

當(dāng)橋梁采用樁柱式墩時(shí)，其橫向墩柱高差常由橫向地形控制，下面以雙柱墩為例，分2 種情況探討如何根據(jù)地形條件合理確定墩底標(biāo)高。

(1)橫向地形較平緩

各墩柱墩底可設(shè)在同一個(gè)高程，方便設(shè)計(jì)與施工，同時(shí)又不致引起較大面積開挖。

(2)橫向地形較陡峭

山區(qū)公路橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，常常遇到橋梁橫向地形起伏較大的情況，為了保護(hù)原地形的穩(wěn)定性或盡量少破壞原地形，通常將柱式墩各墩高設(shè)計(jì)為不等高。由于兩側(cè)墩柱高度差別較大，對(duì)應(yīng)樁基樁端深度也會(huì)不一致，此時(shí)樁基應(yīng)特殊設(shè)計(jì)。

2.4 樁基

(1)樁頂箍筋加密段長(zhǎng)度

對(duì)于地質(zhì)情況良好的岸上樁基，樁頂箍筋加密段長(zhǎng)度一般取樁頂以下3～5D(D 為樁基直徑)的范圍，就可以滿足受力需要。而對(duì)于以下幾種情況，為了保證樁基安全，樁頂箍筋加密段長(zhǎng)度應(yīng)在原有基礎(chǔ)上適當(dāng)加長(zhǎng):

情況一:水中樁基

樁頂箍筋加密段長(zhǎng)度應(yīng)考慮沖刷深度(包含一般沖刷與局部沖刷)以及淤泥等較差土質(zhì)的影響，適當(dāng)加長(zhǎng)，從樁頂加密至淤泥層層底(或沖刷線)以下3～5D(D 為樁基直徑)。

情況二:樁頂露出地面

對(duì)于高樁承臺(tái)中的樁基，樁頂露出地面，此時(shí)應(yīng)保證樁基外露部分的箍筋全部加密，并再向下加密3～5D 范圍。

(2)樁基有效樁長(zhǎng)

樁端承載力計(jì)算時(shí)，存在“有效樁長(zhǎng)”的概念，對(duì)于水中樁基，“有效樁長(zhǎng)”從局部沖刷線以下起算;地形陡峭處樁基，施工時(shí)常需在樁基附近設(shè)置施工平臺(tái)，平臺(tái)開挖區(qū)域附近的土體受到擾動(dòng)，一般無(wú)法按設(shè)計(jì)要求提供足夠的摩阻力，“有效樁長(zhǎng)”應(yīng)不考慮該部分樁基長(zhǎng)度。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文對(duì)橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要注意的一些細(xì)節(jié)問(wèn)題進(jìn)行了歸納與總結(jié)，其中很多內(nèi)容都涉及到施工方面，這就表明設(shè)計(jì)方案需要充分考慮施工的順序與可行性，切忌拋開施工做設(shè)計(jì)，不結(jié)合橋位處實(shí)際情況而盲目套用設(shè)計(jì)圖紙，否則必將產(chǎn)生工程的安全隱患以及較多的設(shè)計(jì)變更。最后希望本文地探討能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)人員在今后橋梁下部結(jié)構(gòu)精細(xì)化設(shè)計(jì)上提供一些啟發(fā)與參考。

［1］交通部專家委員會(huì).公路橋梁通用圖(板梁系列、箱梁系列、T梁系列)［M］.北京:人民交通出版社，2007.

［2］公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京:人民交通出版社，2007.

［3］劉宇晨.橋梁樁基設(shè)計(jì)中若干問(wèn)題的探討［J］.橋梁結(jié)構(gòu)，2006，5(3):24－26.

［4］王巖，劉紅衛(wèi).裝配式曲線橋的布孔要點(diǎn)［J］.河北交通，2005，(6):33－35.