市政橋梁下部結(jié)構(gòu)選型與設(shè)計方案研究

白勇

【摘 要】市政橋梁下部結(jié)構(gòu)直接關(guān)系到橋梁的穩(wěn)定性，在設(shè)計及中需要保證橋梁的實際負(fù)載能力，還要能夠提高橋梁整體穩(wěn)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(jié)構(gòu)形式和一般計算方法，借以提升橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。

【關(guān)鍵詞】橋梁工程；下部結(jié)構(gòu)；設(shè)計

一、前言

橋梁下部結(jié)構(gòu)是橋梁結(jié)構(gòu)中非常重要的一部分，其設(shè)計的合理性會直接影響整個工程的穩(wěn)定性設(shè)強度，如果設(shè)計合理，會加速橋梁的建設(shè)施工，同時會降低整個工程的造價。

二、橋臺結(jié)構(gòu)型式的選擇

1.輕型橋臺

輕型橋臺結(jié)構(gòu)的體積比較小，一般是直立的薄壁墻結(jié)構(gòu)，通常需要在其結(jié)構(gòu)的兩側(cè)安裝擋土的翼墻結(jié)構(gòu)，還可以將側(cè)墻的形狀制作成斜坡的形式。兩個橋臺的下側(cè)需要設(shè)置鋼筋混凝土的支撐結(jié)構(gòu)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(tǒng)，其可以利用兩側(cè)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(jié)構(gòu)形式為撐墻式、扶壁式、懸臂式以及箱式等等，其最基本的結(jié)構(gòu)形式是帶扶壁的前墻以及側(cè)墻結(jié)構(gòu)所組成，擋土墻的兩側(cè)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(shè)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(cè)，因此，需要詳細(xì)計算強度和實用性。

三、橋墩結(jié)構(gòu)型式的選擇

橋梁跨徑不超過40m時，上部的結(jié)構(gòu)宜設(shè)計為先簡支后連續(xù)的裝配式結(jié)構(gòu)，橋墩通常是排架式或者是十字墩式結(jié)構(gòu)形式，排架式使用最為廣泛。在巖溶發(fā)育以及樁基施工難度較高的區(qū)域內(nèi)，應(yīng)該盡量減少樁基的施工數(shù)量，此時一般選擇的是單柱單樁的結(jié)構(gòu)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(yīng)該提高自撞擊能力，可以設(shè)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(chǎn)生較大的變形情況，可以選擇使用雙幅的橋梁下部結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)橋墩上部結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)形式。柱式墩是當(dāng)前使用比較廣泛的一種建筑結(jié)構(gòu)形式，其具有自重輕、穩(wěn)定性良好、施工非常便捷等等優(yōu)勢，外觀也比較美觀。市政道路在建設(shè)的過程中應(yīng)該保證其具備標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)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(zhì)量，最好選擇圓柱式墩；當(dāng)橋梁高度較大時，宜選擇空心薄壁墩的結(jié)構(gòu)形式。如果要選擇高墩的結(jié)構(gòu)形式，需要進行結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的驗算。

連續(xù)梁或者是連續(xù)剛構(gòu)橋梁，橋墩的穩(wěn)定性會直接受到相鄰橋墩的影響，因此需要在縱向?qū)θ珮蜻M行整體分析驗算。在橫向上，當(dāng)橫坡坡度較大時應(yīng)重點控制各個橋墩的高差，以保證橋墩結(jié)構(gòu)橫向受力的均勻性應(yīng)。

四、下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算

下部結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的計算需要從以下幾個方面考慮：

1.蓋梁內(nèi)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(yīng)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(shè)置的，各種不利的情況都需要充分考慮，才能避免內(nèi)力設(shè)置中存在不平衡的因素。

2.橋墩內(nèi)力計算

墩頂?shù)呢Q向力需要進行嚴(yán)格計算，這里不進行具體的說明。墩頂水平力計算應(yīng)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(jù)在不同荷載組合工況下的水平力、彎矩以及柱頂?shù)呢Q向力選取最不利者來進行控制設(shè)計。

3.橋臺內(nèi)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(shè)計中應(yīng)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(qū)域的橋臺應(yīng)該盡可能采用正交設(shè)計，盡量縮短臺身的尺寸，在合適的位置上設(shè)置變形縫，降低受拉區(qū)域長度，減小變形量，提高工程質(zhì)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(zhì)較差的施工區(qū)域中，應(yīng)該進行驗算，保證施工后不會對深層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大影響。（4）詳細(xì)計算路基沉降和滑動數(shù)據(jù)。首先，橋梁沉降量變大、橋頭跳車或者是一端出現(xiàn)早期損害，整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了不均勻沉降以及滲水的情況，造成了工程穩(wěn)定性下降，應(yīng)該適當(dāng)加大豎向土壓和摩擦力。其次，應(yīng)該保證橋梁下部結(jié)構(gòu)承載能力有足夠的安全儲備，對于一些質(zhì)量較差的地基路段，需要詳細(xì)的滑動驗算。

4.樁筋及樁長設(shè)計注意事項

（1）從理論上進行分析，根據(jù)樁體內(nèi)部的包絡(luò)圖進行截面積中鋼筋數(shù)量的計算，一般來說需要根據(jù)最大負(fù)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(cè)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(shè)置。（2）軟土土質(zhì)的環(huán)境中，橋梁樁的計算不能使用傳統(tǒng)的簡便方法進行計算，而是需要根據(jù)工程實際情況進行受力的分析。通常使用“假設(shè)”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(shè)置。軟土路基中應(yīng)該仔細(xì)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(xiàn)錯誤，從而影響整體工程的質(zhì)量。（3）如果樁基變形比較大，應(yīng)該考慮到外界環(huán)境的性質(zhì)，進而綜合分析其受力情況。

五、結(jié)束語

道路橋梁設(shè)計人員要全面了解橋梁設(shè)計的基本理念和技術(shù)，同時應(yīng)該盡可能了解地質(zhì)知識，及時查閱相關(guān)的地質(zhì)資料并且加強與地質(zhì)技術(shù)人員溝通。設(shè)計過程中要充分了解當(dāng)?shù)氐牡匦螚l件，然后綜合利用先進的技術(shù)來進行設(shè)計，考慮到經(jīng)濟、科學(xué)的基本方法，綜合考慮后最終確定工程設(shè)計方案，提高橋梁設(shè)計水平和質(zhì)量。

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