趙云鵬

【摘 要】橋梁伸縮裝置易損問題一直是公路交通的一大難題。伸縮縫長期暴露在大氣中，使用環(huán)境惡劣，直接承受著交通荷載，伸縮裝置極易破損，隨之引起橋面和梁板結(jié)構(gòu)的破壞。同時，伸縮縫的失效又會增大車輛沖擊力，惡化行車狀況和橋梁受力，形成惡性循環(huán)。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國公路橋梁中70%以上都存在橋梁伸縮裝置破壞和橋上、橋頭跳車等現(xiàn)象。多年來，國內(nèi)外學(xué)者做了大量研究，提出了各種形式的伸縮裝置，但伸縮縫易損問題一直沒能得到很好地解決。基于此，本文就整體式橋臺無縫橋梁設(shè)計進行分析與研究。

【關(guān)鍵詞】整體式；橋臺；無縫橋梁設(shè)計

引言

橋梁是基礎(chǔ)建設(shè)中不可缺少的一部分，在經(jīng)濟建設(shè)、政治建設(shè)，甚至在國防建設(shè)中都占據(jù)著很重要的地位。為了橋梁建設(shè)的優(yōu)質(zhì)和高效，我們在橋梁建設(shè)中必然要遵循一些重要的原則。“萬物皆通”的原則是不存在的，原則之下不一定會產(chǎn)生大量的優(yōu)秀作品，卻能夠杜絕一些非優(yōu)秀作品，可見原則的必要性。

一、橋臺無縫化構(gòu)造形式

目前，國內(nèi)外對于橋臺處取消伸縮縫和伸縮裝置的做法主要是采用全整體式橋臺、半整體式橋臺和延伸橋面板式橋臺。結(jié)構(gòu)形式如圖1（a）～（c）所示。

圖1橋臺無縫化構(gòu)造形式

全整體式橋臺指梁與橋臺之間不設(shè)伸縮縫、無伸縮裝置，也不設(shè)支座，橋臺與梁采用全彎矩連接方式，是一個整體，一起伸縮變形，臺下設(shè)置柔性樁，與臺后填土一起吸納梁體變形，其實質(zhì)為橋梁結(jié)構(gòu)與土的共同作用。半整體式橋臺指梁與橋臺之間取消了伸縮裝置，但保留橋臺處的滑動支座，上部結(jié)構(gòu)與下部剛性基礎(chǔ)相互獨立，橋臺與梁采用零彎矩連接方式，由梁端與臺后填土來吸納梁體變形，其實質(zhì)為橋梁結(jié)構(gòu)與土的共同作用。延伸橋面板式橋臺指主梁與延伸的搭板緊密相連，梁與搭板下設(shè)置滑動支座，并在搭板下設(shè)置枕梁，防治墊層脫空，梁的變形延伸至搭板末端，利用外延的搭板與接線路面吸納梁體變形。三種無縫橋臺形式都可用于新建橋梁和既有橋梁的無縫化改造中，有各自的特點和適用性，需要根據(jù)橋梁的具體實際，由主體結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、土壤地質(zhì)情況等參數(shù)來選定。

二、無縫橋梁的計算模型

在建立橋梁模型時，將橋臺、橋墩與橋梁的上部結(jié)構(gòu)固結(jié)，交點處形成剛臂，內(nèi)力計算中按照墩臺的剛度來分配結(jié)構(gòu)內(nèi)力。樁基的計算長度取至最大沖刷線位置，按照柔性樁來計算樁基的各種參數(shù)屬性。橋面鋪裝及防撞護欄以均布荷載的方式來施加，活載以單列車隊乘以橫向分布系數(shù)加載。

（一）主梁單元劃分。整體式橋臺無縫橋梁的內(nèi)力計算除了考慮橋面板處，還必須將整體式橋臺、墩柱和土的作用都納入到整個計算模型中。為了與橋梁的墩臺固結(jié)，在計算模型中劃分橋面板單元時，讓空心板單元節(jié)點正好與墩柱的中心位置重合，以便于對這些節(jié)點采用主從約束，使之固結(jié)形成剛臂。由于蓋梁本身剛度很大，加之與主梁現(xiàn)澆段完全剛性連接，所以橋梁建模時省略蓋梁單元，而是把橋墩單元直接與臨近主梁單元設(shè)置主從約束來表示固結(jié)處的剛性連接。另外，橋梁現(xiàn)澆段采用鋼筋混凝土構(gòu)件，對于這部分在計算中可以只計入荷載，而不使其參與受力。空心板單元平均長度取1m即可滿足精度要求。全橋模型如圖2所示：

圖2全橋模型單元及墩梁的固結(jié)方式示意圖

（二）考慮臺后填土。根據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》中4。2。3計算臺后土壓力，并考慮柱式墩臺土壓力的計算寬度。按照庫侖土壓力假設(shè)條件計算臺后填土為密實砂土的主動土壓力和被動土壓力，在模型計算中考慮這2種土壓力效應(yīng)，在計算下部結(jié)構(gòu)的強度時，按照最不利工況進行升溫荷載與被動土壓力組合或者降溫荷載和主動土壓力組合。

（三）邊界條件———橋墩、臺底彈性約束考慮。在橋梁博士計算中，建立橋梁模型的時候考慮下部和橋面板固結(jié)，整座橋的外部約束為墩、臺底約束。在實際工程中，樁基不是完全固定在土層中的，根據(jù)JTGD63-2007《公路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》，采用我國水利、公路及房屋建筑等領(lǐng)域在樁的設(shè)計中常用的“m”法，計算樁頂?shù)膹椥韵禂?shù)，即為墩臺底的彈性約束系數(shù)。

三、加強橋梁工程設(shè)計的措施

（一）優(yōu)化道路橋梁的設(shè)計方案。道路橋梁的設(shè)計與傳統(tǒng)的設(shè)計存在很多的不同之處。因為道路橋梁是存在于客觀的環(huán)境之中的，那么在設(shè)計道路橋梁的方案時就不應(yīng)該是紙上談兵，在設(shè)計之前應(yīng)該對于建設(shè)道路橋梁的環(huán)境進行考察，在準(zhǔn)確研究環(huán)境之后，再根據(jù)環(huán)境進行道路橋梁的設(shè)計。道路橋梁的設(shè)計不僅僅在環(huán)境方面在材料的使用，結(jié)構(gòu)的設(shè)計方面都應(yīng)該仔細(xì)琢磨。在滿足各種條件之后，在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)該盡量延長道路橋梁的使用年限。

（二）提高設(shè)計人員的專業(yè)素質(zhì)。道路橋梁與人們的生活息息相關(guān)，他不僅僅影響著人們的生活質(zhì)量更是關(guān)系著人們的出行安全，所以加強道路橋梁的質(zhì)量是必須的。首先應(yīng)該加強設(shè)計人員的專業(yè)素質(zhì)。加強道路橋梁設(shè)計人員的意識，使他們深刻的認(rèn)識到道路橋梁質(zhì)量的重要性。其次應(yīng)該應(yīng)該加強設(shè)計人員的專業(yè)素質(zhì)，自覺提升自身的專業(yè)知識水平與能力水平，積極學(xué)習(xí)、善于更新自己的知識結(jié)構(gòu)，具備積極創(chuàng)新理念，善于統(tǒng)籌兼顧、全面考慮，在道路橋梁建設(shè)的過程中節(jié)省成本是可以接受的，但是應(yīng)該在保證質(zhì)量的前提之下進行。目前很多的高校開展了與道路橋梁相關(guān)的專業(yè)，企業(yè)可以與高校合作，對于在校生就進行相關(guān)的專業(yè)道路橋梁的培訓(xùn)，從高校直接培養(yǎng)人才。同樣的不得不強調(diào)的還是道路橋梁的耐久性的問題，在道路橋梁的設(shè)計過程中，設(shè)計人員應(yīng)該加強對于耐久性方面的重視。

（三）保證橋梁設(shè)計的經(jīng)濟性。所謂“經(jīng)濟性原則”，即為用最少的人力、物力獲得最大的收益或成果。但是，有些地方的橋梁在建設(shè)時，考慮更多的如何提高當(dāng)?shù)卣恼?，而忽略了橋梁建設(shè)的經(jīng)濟性原則。因此，我們經(jīng)?？梢钥吹胶芏嗍澜缫涣鞯臉蛄?，在設(shè)計、建設(shè)時打破了某一項新紀(jì)錄，但這些橋梁建成之后的使用情況卻很少有媒體報道。為了降低施工費用，在設(shè)計橋梁時，設(shè)計人員要盡量設(shè)計出滿足快速施工需要的方案，從而縮短工期、減少開支。同時，要提前將橋梁投入使用。這樣，不僅可以減少費用，還可以增加運輸方面的收益。橋梁設(shè)計還要考慮到日后的維修可以不中斷交通，盡量做到不封閉施工。這樣不僅有利于橋梁的維修和養(yǎng)護，而且也可以減少相應(yīng)的費用。另外，盡量減少因維修引起的經(jīng)濟效益的損失，特別是那些收過橋費的橋梁。

（四）促進橋梁設(shè)計的可持續(xù)性。在設(shè)計橋梁時，要貫徹“適用、安全、經(jīng)濟、美觀”的原 則?？v觀世界著名的橋梁，無一不是遵循了這些原則才建成的。在橋梁設(shè)計時，要充分考慮橋梁的環(huán)境保護、生態(tài)平衡等因素，保證人與自然的和諧發(fā)展。此外，橋位選擇、橋跨布置、墩身外形等因素也很重要。只有全方位考慮基礎(chǔ)方案、上部結(jié)構(gòu)施工方案、施工組織設(shè)計方案，全面考慮橋梁建設(shè)對環(huán)境的影響，建立環(huán)境監(jiān)測保護體系，才能實現(xiàn)橋梁的可持續(xù)發(fā)展，才能保證我國橋梁建設(shè)事業(yè)的高效、健康發(fā)展。

結(jié)束語

整體式橋臺橋梁是無伸縮縫橋梁的一種類型，依靠橋臺臺后的特殊構(gòu)造及在一定范圍內(nèi)的路面變形、搭板尾部的接縫釋放縱向變形，徹底解決了由于伸縮縫帶來的橋梁諸多隱患，其優(yōu)勢得到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛認(rèn)可。隨著該類型橋在國外飛速發(fā)展，近些年來，國內(nèi)對整體式橋臺橋梁的受力性能進行理論分析和試驗研究的學(xué)者也越來越多，只有對橋梁設(shè)計進行控制，才能有效的促進其快速發(fā)展。

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