唐俊龍

（湖南　長(zhǎng)沙　410000）

試析橋梁的下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

唐俊龍

（湖南長(zhǎng)沙410000）

作為橋梁整體的重要組成部分，橋梁下部結(jié)構(gòu)選型與設(shè)計(jì)工作的到位與否，直接影響著整個(gè)橋梁工程的質(zhì)量、造價(jià)、建設(shè)周期以及后期使用。為了確保橋梁安全、穩(wěn)定，并能充分保障通行車(chē)輛與人員安全，達(dá)到節(jié)約建設(shè)資金的目的，必須恰當(dāng)選擇橋梁下部結(jié)構(gòu)形式，合理設(shè)計(jì)橋梁下部結(jié)構(gòu)。本文簡(jiǎn)單概敘了下部結(jié)構(gòu)，并簡(jiǎn)要分析了橋臺(tái)、橋墩的結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以供同仁參考。

橋梁；下部；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

引言

橋梁的下部結(jié)構(gòu)與橋梁整體的質(zhì)量安全、成本、施工期限和使用情況密不可分。最近幾年，常常發(fā)生橋面裂開(kāi)事件，這就是由于使用分離式下部結(jié)構(gòu)時(shí)，沉降不均勻造成的。所以橋梁下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)現(xiàn)在受到越來(lái)越多的關(guān)注與考慮。在整個(gè)橋梁的設(shè)計(jì)過(guò)程中，下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)橋梁的整體設(shè)計(jì)有著較大的影響，下部結(jié)構(gòu)的選型，關(guān)系到橋梁的整體外形是否比較統(tǒng)一，外形是否比較美觀。橋梁的下部結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮多個(gè)方面：安全性、經(jīng)濟(jì)性、施工要求、工程期限、外形美觀、交通要求、后期維護(hù)工作等。

1　橋梁下部結(jié)構(gòu)選用類(lèi)型

所謂下部結(jié)構(gòu)，是指支撐橋梁上部結(jié)構(gòu)并將其荷載傳遞至地基的橋墩、橋臺(tái)以及基礎(chǔ)的總稱(chēng)，其目的在于實(shí)現(xiàn)共同受力。在設(shè)計(jì)橋梁下部結(jié)構(gòu)時(shí)，必須綜合考慮結(jié)構(gòu)受力、地質(zhì)結(jié)構(gòu)與條件、水文流速以及河床性質(zhì)等諸多因素對(duì)橋梁的影響力。一般橋梁下部結(jié)構(gòu)選用主要考慮以下幾個(gè)方面：

1.1橋臺(tái)結(jié)構(gòu)形式

一般而言，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中橋臺(tái)多采用輕型橋臺(tái)、埋置式橋臺(tái)以及鋼筋混凝土薄壁橋臺(tái)三種構(gòu)造形式，其各自特點(diǎn)及適用范圍見(jiàn)表1。

1.2橋墩結(jié)構(gòu)形式

一般而言，橋墩主要分為重力式橋墩與輕型橋墩，其各自特點(diǎn)如表2所示。

1.3注意事項(xiàng)

①如果河流的填土比較低，且河流流域比較窄，這種情況下，為了降低成本，縮短橋的長(zhǎng)度，就可以在離河較近的地區(qū)使用鋼筋混凝土制成的薄壁墩臺(tái)，并且在墩臺(tái)下面放置支撐物，讓整個(gè)橋梁成為一個(gè)框架，保持它的穩(wěn)定性。②對(duì)于柔性排架式墩臺(tái)，采用預(yù)制樁打入的墩臺(tái)基樁處理方式比較合理。③埋置式樁柱式橋臺(tái)是將橋臺(tái)埋在岸上的錐子形狀的護(hù)坡里，這種橋臺(tái)分為單排樁式和雙排樁式，采用該型式橋臺(tái)，為保證路基穩(wěn)定性，不能過(guò)多地壓縮橋長(zhǎng)。④柱子形狀的橋墩適應(yīng)性好，有利于施工，它是地質(zhì)基礎(chǔ)較軟時(shí)最適用的一種樁基，常見(jiàn)的有兩種：a.帶蓋梁?jiǎn)闻艠吨綐蚨眨话阌糜诤?jiǎn)支梁橋；b.不帶蓋梁獨(dú)柱式橋墩或排柱式橋墩，用于連續(xù)現(xiàn)澆箱梁。⑤在選擇墩臺(tái)時(shí)需要注意以下問(wèn)題：a.在選用墩臺(tái)時(shí)，應(yīng)該盡量減少樁根的數(shù)量，以減少因?yàn)檐浕灰贫斐傻挠绊?，最終達(dá)到建造效果，也能盡量控制成本。b.如果樁柱底部接近基巖的話(huà)，那么橋梁的承載能力也就接近設(shè)計(jì)的要求了，在這種情況下，就無(wú)須繼續(xù)深入了。但當(dāng)承載力不足時(shí)，應(yīng)考慮改用摩擦樁代替巖柱樁。

表1　橋臺(tái)結(jié)構(gòu)形式分析

表2　鉆孔灌注樁施工存在問(wèn)題分析

2　橋梁下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)橋梁下部結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)計(jì)人員一定要從實(shí)際出發(fā)的原則，實(shí)地考察地址、地貌情況，兼顧到橋梁的施工的難易度，不僅要保障橋梁的質(zhì)量還要注意節(jié)約工程造價(jià)，減少工期，同時(shí)也能兼顧到美觀。

2.1橋墩的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)橋高低于40m的橋梁時(shí)，往往使用柱式橋墩與Y型薄壁墩。柱式橋墩主要是由圓柱墩與方柱墩組成，這兩種橋墩在平原地區(qū)比較多見(jiàn)。從外觀的角度來(lái)說(shuō)，方柱墩可以協(xié)調(diào)上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)，使之較為統(tǒng)一，看起來(lái)比較美觀，且從受力角度來(lái)看，方柱墩的抗彎剛度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于圓柱墩。Y型薄壁墩在實(shí)際應(yīng)用時(shí)主要是以獨(dú)柱雙支座的形式出現(xiàn)的，它的施工難度較大，較為復(fù)雜，但其外形美觀。Y型薄壁墩在地形陡峭的山區(qū)運(yùn)用較多，因?yàn)樵谄浣ㄔ爝^(guò)程中，施工隊(duì)伍只需要搭建一個(gè)支架，準(zhǔn)備一套末端就可以建成，在山區(qū)有著非常便利的優(yōu)勢(shì)。橋墩的選擇具體如何還是需要根據(jù)實(shí)際的環(huán)境條件分析，再由設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)選擇。

2.2高墩的設(shè)計(jì)

對(duì)于大于50m的橋墩我們不僅僅考慮強(qiáng)度，還需進(jìn)行穩(wěn)定性的計(jì)算。因?yàn)椤豆蜂摻罨炷良邦A(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》中有關(guān)偏心受壓柱的說(shuō)明指出了：當(dāng)10/h＞30時(shí)，構(gòu)件就從材料的損壞變成了穩(wěn)定性的損壞。在這個(gè)條件中，10指的是受壓柱的有效長(zhǎng)度，在0.5～2這個(gè)范圍間，橋墩的高度有變動(dòng)的話(huà)，應(yīng)該怎么選取是和橋梁的上部結(jié)構(gòu)的重量、具體施工狀況和上部構(gòu)造與橋墩的鏈接有關(guān)系的。橋墩的厚度在2m以上的時(shí)候，成本就會(huì)增加，所以，在橋墩的類(lèi)型選擇上，空心墩比實(shí)體的更具優(yōu)勢(shì)。但使用空心橋墩也注意到：當(dāng)橋墩的高度大于65m時(shí)，那么橋梁就需要適度的放坡，以確定橋梁的安全穩(wěn)定，同時(shí)對(duì)建筑材料卻會(huì)造成較大的浪費(fèi)。

2.3橋墩與路幅

我國(guó)現(xiàn)如今大力開(kāi)發(fā)西部地區(qū)高速公路的建設(shè)，設(shè)計(jì)者眼光也是展望的更為長(zhǎng)遠(yuǎn)，對(duì)于山區(qū)的高速公路的選址，路線(xiàn)會(huì)更注重減少對(duì)土地的侵占已達(dá)到不破壞當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的目的，所以選擇整體式路基較為普遍，但當(dāng)遇到隧道時(shí)，分離式路基才會(huì)被采用。在設(shè)計(jì)整體式路基的橋梁時(shí)，一般選用雙幅橋，雙幅橋的下部結(jié)構(gòu)按照分幅來(lái)單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計(jì)。而橋墩高的長(zhǎng)橋，一般選用雙幅兩柱的整體式路基。比起雙幅四柱，雙幅兩柱可以減少施工工作量。

2.4橋臺(tái)的設(shè)計(jì)

對(duì)橋臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，上文提到的埋置式橋臺(tái)為重力式橋臺(tái)其中的一種類(lèi)型?，F(xiàn)我國(guó)橋梁設(shè)計(jì)中大多采用到的為重力式U型臺(tái)和埋置式肋板臺(tái)。設(shè)計(jì)重力式U型臺(tái)的時(shí)候需要將地理狀況等因素考慮在內(nèi)，其設(shè)計(jì)高度應(yīng)該維持在10m范圍，且翼墻尾端上部伸入路堤不小于0.75m，填土高度不應(yīng)大于5m。埋置式肋板臺(tái)的應(yīng)用更為廣泛，但是填土高度應(yīng)該低于10m。且群樁肋板式橋臺(tái)能夠承受的水平荷載很大，并且其水平可抗剛度也較強(qiáng)，因此在軟土以及山區(qū)建造橋梁時(shí)經(jīng)常被采用。

3　結(jié)束語(yǔ)

總的說(shuō)來(lái)，在橋梁的整個(gè)施工過(guò)程中，下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與選型對(duì)于橋梁的質(zhì)量安全、經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有重要作用。為了提升橋梁運(yùn)行的安全性、可靠性及耐久性，廣大橋梁設(shè)計(jì)人員不僅要充分掌握橋梁的設(shè)計(jì)理念、計(jì)算方法以及工藝流程，還應(yīng)具備一定的地理、地質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí)。設(shè)計(jì)出更為科學(xué)、合理、可行、實(shí)用的方案的同時(shí)還得加大自我創(chuàng)新意識(shí)，從而推動(dòng)我國(guó)橋梁工程建設(shè)的順利、快速發(fā)展，使中國(guó)橋梁迅速趕上發(fā)達(dá)國(guó)家的最先進(jìn)水平。

[1]羅余良.討論橋梁下部結(jié)構(gòu)的選型及設(shè)計(jì)[J].河南建材，2010（1）：126～ 127.

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U442.5

A

1673-0038（2015）08-0026-02

2015-2-1

唐俊龍（1988-），男，本科，主要從事項(xiàng)目施工技術(shù)及合約管理工作。