魏國

摘 要：道路和橋梁建設的增加是交通運輸快速發(fā)展和人民生活質量提高的重要體現(xiàn)，這些項目的實施改善了我國的交通網(wǎng)絡體系，為區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展創(chuàng)造了良好條件和文化交流。橋臺結構是否安全穩(wěn)定將決定其是否可以安全可靠的支撐起上部結構和橋梁整體，在設計過程中，必須遵守相應的標準規(guī)范，保證下部結構安全穩(wěn)定的前提下為上部結構提供安全可靠支撐。在此基礎上，本文從設計角度出發(fā)提出根據(jù)不同橋梁類型、地質水文情況、橋梁高度如何選定橋臺結構形式，并針對現(xiàn)場實際地形提出一些優(yōu)化橋臺結構方法，這些方法不僅可以滿足橋臺結構安全需要，更能有效降低工程造價。

關鍵詞：道路橋梁;橋臺結構;優(yōu)化設計

0 引言

在道路與橋梁工程建設和運營階段，必然會對現(xiàn)場環(huán)境產(chǎn)生一些影響，若橋梁在設計過程中未充分考慮對現(xiàn)場環(huán)境的影響程度和采取必要減少對現(xiàn)場環(huán)境的影響程度的措施，建設和運營過程中若要再采取措施減少對現(xiàn)場環(huán)境的影響，勢必需要付出高昂的經(jīng)濟成本，因而為使橋梁工程更好地匹配現(xiàn)場環(huán)境，就需要從橋梁設計階段開始，充分考慮橋梁上部結構和下部結構設計方案與周圍環(huán)境的匹配性，通過多方案比較盡最大程度減少對現(xiàn)場環(huán)境影響程度。橋臺結構設計不僅要保證橋梁結構安全，更應在降低工程造價同時適應現(xiàn)場環(huán)境。

1 橋梁下部結構概述

橋梁是供道路、渠道、管線、行人等跨越河流、山谷或其他交通線路等各種障礙物時所使用的承載結構物，通?？煞稚喜拷Y構和下部結構，其中上部結構也稱橋跨結構。橋梁下部結構是指橋梁結構中設計在地基上用以支撐橋跨結構，將其荷載傳遞至地基的結構部分，一般包括橋墩、橋臺和墩臺基礎。橋墩是多跨橋梁中處于相鄰橋跨之間并支撐上部結構的構造物，橋臺是位于橋梁兩端與路基相連并支撐上部結構的構造物，墩臺基礎是橋梁墩臺底部與地基相接觸的結構部分。目前設計過程中，根據(jù)橋臺高度、地質情況通常橋臺可分為樁柱式橋臺，勒板式橋臺、重力式橋臺等;橋臺基礎根據(jù)地質情況分為擴大基礎和樁基礎，其中樁基礎又可分為鋼筋混凝土摩擦樁和嵌巖樁。

2 橋臺結構型式的選擇

（1）樁接蓋梁式橋臺。樁柱式橋臺主要由樁基礎、短柱、臺帽、背墻和橋臺兩側耳墻組成，該類橋臺一般適用于30 m以下小跨徑梁式橋臺，橋臺處地面至橋面高度2 m～5 m，橋臺前方和兩側做少量的錐坡防護。該橋臺設計過程中，通常采用單排樁柱基礎，樁柱可采用相同或不同直徑，一般樁柱采用不同直徑且樁柱在地面附近為變截面樁柱比較合理;臺帽高度一般根據(jù)橋跨大小和下部樁間距來計算，另為保證橋臺樁基礎不承受上部結構傳遞較大不平衡彎矩作用，通常設計盡量保證臺帽頂支座中心線和單排樁基礎中心線相重合。

（2）勒板式橋臺。勒板式橋臺在實際工程中應用最多，其主要由樁基礎或天然基礎、承臺、勒板、臺帽、背墻和橋臺兩側耳墻組成，該類橋臺一般適用于橋臺處地面至橋面高度4 m～8 m，橋臺前方和兩側須設置錐坡防護，保證橋臺的勒板、承臺都埋入土中。為保證勒板承擔較小的土壓力，一般勒板在橫橋向設計寬度較小[2]，縱橋向采用較大尺寸以增加其抗彎剛度，使上部結構傳遞的豎向力能均勻傳遞到承臺和樁基礎，也大大減小了樁基需要承擔的縱橋向彎矩作用;承臺一般按照構造要求設計。

（3）重力式橋臺。重力式橋臺主要由基礎、臺身、臺帽、背墻和橋臺兩側側墻組成，該類橋臺一般適用于橋臺處地面至橋面高度5 m～10 m，橋臺后方一般順接路基重力式路堤墻。該橋臺主要靠自重來平衡臺后土壓力，其中橋臺基礎、臺身和側墻多數(shù)由漿砌片石、片石混凝土或素混凝土就地澆筑，臺帽和背墻一般采用鋼筋混凝土澆筑，因臺帽全部支撐在臺身上，無需承受彎矩作用，臺帽厚度一般采用40 cm～50 cm，僅按構造配置鋼筋。

3 橋臺結構設計探討

（1）臺階式重力橋臺。重力式橋臺縱橋向長度一般為5 m～8 m，橫橋向寬度比橋寬1 m左右，由于該類橋臺基礎尺寸較大，因而僅適用于基礎持力層好、橋臺處地勢平緩，基礎開挖工程量小地形。而山區(qū)橋梁多數(shù)架設于“V”形山谷，且?guī)r層外露，在該類地形上修建橋梁，若采用一般形式重力式橋臺必然會引起大量邊坡開挖和邊坡支護，現(xiàn)場施工難度大，工程造價高，因而橋臺設計時需根據(jù)現(xiàn)場地形將重力式橋臺設計成臺階形狀[2]。

如在某V型山谷修建一座小型拱橋，地表2 m以下為中風化花崗巖，為降低施工難度和減少橋臺開挖工程量，根據(jù)該山谷花崗巖傾角將側墻基礎設計成臺階形狀;另為加大橋臺抗滑穩(wěn)定系數(shù)，由于橋臺開挖后中風化巖面新鮮、完整，設計采用直徑32 mm錨桿錨入中風化巖層2.0 m，預留1.0 m澆筑在混凝土拱座內，錨桿間距0.6×0.6 m，使橋臺抗滑穩(wěn)定顯著增大。本橋通過優(yōu)化設計方案，使橋臺結構不僅保證其安全，更在降低工程造價同時最大程度減少對現(xiàn)場環(huán)境影響。

（2）扶壁式橋臺。重力式橋臺主要靠自重來平衡土壓力，對于30 m以下小跨徑橋梁，其橋臺自重作用在基底產(chǎn)生的豎向力一般為上部恒載傳遞到基底豎向力的2～3倍，甚至更大，若橋臺基礎持力層較好，設計采用擴大基礎即可滿足承載力要求;若基礎持力層不好，設計需采用摩擦樁基礎時，由于重力式橋臺自重過大，導致橋臺樁基長度顯著增大（其中樁基約70%長度來承受橋臺自重作用），橋臺工程投資明顯偏高。因而對于基礎持力層較差的重力式橋臺設計將其優(yōu)化為扶壁式橋臺，通過將重力式橋臺中自重最大臺身

和側墻調整成鋼筋混凝土扶壁和前墻，在滿足橋臺結構安全同時又能降低橋臺自重和減短樁長。

如在陜北某馬蘭狀黃土地區(qū)修建一座20 m長11 m寬跨線橋，由于橋臺后需順接路基扶壁式擋土墻，設計最早采用8 m高重力式橋臺，側墻長5 m，該橋臺自重約為9 000 kN，上部恒載在橋臺處產(chǎn)生豎向力約為2 100 kN，橋臺自重約為上部恒載在橋臺處產(chǎn)生豎向力的4倍，樁基長度40 m偏長，橋臺結構尺寸不合理;通過將橋臺優(yōu)化調整為鋼筋混凝土扶壁式橋臺，其中前墻厚0.75 m，側墻厚厚0.6 m，勒板厚0.5 m厚（間距1.75 m一道，全橋布置5道），橋臺整體高度和寬度不變，該扶壁式橋臺自重約為5 500 kN，橋臺自重減少40%，使橋梁樁基長度減短約30%。本橋通過在設計階段優(yōu)化方案，使橋臺結在保證安全同時降低工程造價。

4 結語

在進行橋梁設計時，將上部結構的各種荷載傳遞給基礎的下部結構是否安全可靠，其直接影響著整座橋梁結構的安全性和穩(wěn)定性，而橋臺結構作為橋梁下部結構的重要組成部分，更起著至關重要的作用。因此在進行橋臺設計時，應按照“安全、耐久、適用、環(huán)保、經(jīng)濟和美觀的原則”出發(fā)，使橋臺結構設計時不僅要保證其安全穩(wěn)定，更應在降低工程造價同時使其與現(xiàn)場環(huán)境融為一體， 從而使整座橋梁工程得到最堅實的保障。 這就要求設計者不斷探索和總結，不斷提高設計思想和開拓設計理念，使設計產(chǎn)出布局更為合理和經(jīng)濟。

參考文獻：

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