市政橋梁下部結構選型與設計方案研究

白勇

【摘 要】市政橋梁下部結構直接關系到橋梁的穩定性，在設計及中需要保證橋梁的實際負載能力，還要能夠提高橋梁整體穩定性與可靠性。本文對此展開探究，比較分析了不同類型的橋梁下部結構形式和一般計算方法，借以提升橋梁下部結構設計的合理性。

【關鍵詞】橋梁工程；下部結構；設計

一、前言

橋梁下部結構是橋梁結構中非常重要的一部分，其設計的合理性會直接影響整個工程的穩定性設強度，如果設計合理，會加速橋梁的建設施工，同時會降低整個工程的造價。

二、橋臺結構型式的選擇

1.輕型橋臺

輕型橋臺結構的體積比較小，一般是直立的薄壁墻結構，通常需要在其結構的兩側安裝擋土的翼墻結構，還可以將側墻的形狀制作成斜坡的形式。兩個橋臺的下側需要設置鋼筋混凝土的支撐結構形式，上部一般會通過錨栓將其連接起來，這就形成了一個四鉸框架系統，其可以利用兩側的土壓來保持平衡。

2.鋼筋混凝土薄壁橋臺

最為常見的薄壁性橋臺的結構形式為撐墻式、扶壁式、懸臂式以及箱式等等，其最基本的結構形式是帶扶壁的前墻以及側墻結構所組成，擋土墻的兩側與前墻的距離一般為2.5～3.5m的扶壁組成。

3.埋置式橋臺

埋置式的橋臺通常可以分成肋板式橋臺、框架式橋臺以及樁柱式橋臺。其臺身通常需要埋設在錐形的護坡中，這樣可以大大降低橋臺所承受的土壓，橋臺的體積也就會減小。但是因為臺前的護坡所使用的是片石（或混凝土）來制作成一個長期的使用措施，其在使用中容易因為雨水的沖刷而暴露在空氣外側，因此，需要詳細計算強度和實用性。

三、橋墩結構型式的選擇

橋梁跨徑不超過40m時，上部的結構宜設計為先簡支后連續的裝配式結構，橋墩通常是排架式或者是十字墩式結構形式，排架式使用最為廣泛。在巖溶發育以及樁基施工難度較高的區域內，應該盡量減少樁基的施工數量，此時一般選擇的是單柱單樁的結構形式；如果橋墩的施工位于河谷或者是可能存在落石危險時，應該提高自撞擊能力，可以設置剛度較強的單柱墩。對于高墩的長橋，為了減小汽車單向行駛所產生較大的變形情況，可以選擇使用雙幅的橋梁下部結構形式。根據橋墩上部結構形式以及建筑高度一般可采用柱式墩、空心薄墩或者是雙薄壁墩等等多種結構形式。柱式墩是當前使用比較廣泛的一種建筑結構形式，其具有自重輕、穩定性良好、施工非常便捷等等優勢，外觀也比較美觀。市政道路在建設的過程中應該保證其具備標準和統一性的要求，對于跨徑小于40m的橋梁，高度較小時，通常使用的是柱式墩，為了提高工程效率以及工程質量，最好選擇圓柱式墩；當橋梁高度較大時，宜選擇空心薄壁墩的結構形式。如果要選擇高墩的結構形式，需要進行結構穩定性的驗算。

連續梁或者是連續剛構橋梁，橋墩的穩定性會直接受到相鄰橋墩的影響，因此需要在縱向對全橋進行整體分析驗算。在橫向上，當橫坡坡度較大時應重點控制各個橋墩的高差，以保證橋墩結構橫向受力的均勻性應。

四、下部結構的設計計算

下部結構的計算方法是否正確就需要全方位的考慮，其也會影響影響工程的造價以及安全性。通常來講，下部結構的計算需要從以下幾個方面考慮：

1.蓋梁內力計算

如果需要對稱進行荷載的布置，需要使用杠桿法計算。如果荷載偏心布置，那么應該計算其受壓情況，兩種荷載情況下需要選擇最大值進行計算。這種算法是保證均勻布載情況下進行設置的，各種不利的情況都需要充分考慮，才能避免內力設置中存在不平衡的因素。

2.橋墩內力計算

墩頂的豎向力需要進行嚴格計算，這里不進行具體的說明。墩頂水平力計算應該使用柔性墩理論來計算其剛度，合理分配車輛制動以及梁體混凝土收縮、徐變、地震等所生成的水平力，然后根據在不同荷載組合工況下的水平力、彎矩以及柱頂的豎向力選取最不利者來進行控制設計。

3.橋臺內力計算

除了需要承受與橋墩相似的荷載之外，橋臺還需要承受臺背土壓力、基底摩擦阻力、搭板自重等荷載影響。水平荷載中增加了土壓力，其影響因素非常多，設計中應該注意以下幾個問題：（1）軟土地基上帶基樁的混凝土薄壁臺需要進行深度的驗算。（2）軟土路基區域的橋臺應該盡可能采用正交設計，盡量縮短臺身的尺寸，在合適的位置上設置變形縫，降低受拉區域長度，減小變形量，提高工程質量。（3）埋置式橋臺的土壓通常需要與原地面或者沖刷線來進行計算，對于土質較差的施工區域中，應該進行驗算，保證施工后不會對深層結構產生較大影響。（4）詳細計算路基沉降和滑動數據。首先，橋梁沉降量變大、橋頭跳車或者是一端出現早期損害，整體結構出現了不均勻沉降以及滲水的情況，造成了工程穩定性下降，應該適當加大豎向土壓和摩擦力。其次，應該保證橋梁下部結構承載能力有足夠的安全儲備，對于一些質量較差的地基路段，需要詳細的滑動驗算。

4.樁筋及樁長設計注意事項

（1）從理論上進行分析，根據樁體內部的包絡圖進行截面積中鋼筋數量的計算，一般來說需要根據最大負彎矩來配筋，從樁頂一直深入最大彎矩位置上的一半處進行錨固處理，減少一半的配筋一直延伸到最低處，進行錨固，然后下側部分是素混凝土，如果是軟土來說，樁主筋一般需要穿過土層進行設置。（2）軟土土質的環境中，橋梁樁的計算不能使用傳統的簡便方法進行計算，而是需要根據工程實際情況進行受力的分析。通常使用“假設”的方法進行計算，以確定最大彎矩和彎矩零點，然后才能進行配筋設置。軟土路基中應該仔細計算之后才能使用，避免因為最大彎矩和彎矩零點的計算出現錯誤，從而影響整體工程的質量。（3）如果樁基變形比較大，應該考慮到外界環境的性質，進而綜合分析其受力情況。

五、結束語

道路橋梁設計人員要全面了解橋梁設計的基本理念和技術，同時應該盡可能了解地質知識，及時查閱相關的地質資料并且加強與地質技術人員溝通。設計過程中要充分了解當地的地形條件，然后綜合利用先進的技術來進行設計，考慮到經濟、科學的基本方法，綜合考慮后最終確定工程設計方案，提高橋梁設計水平和質量。

【參考文獻】

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