关于桥梁下部结构设计的讨论

关于桥梁下部结构设计的讨论

作者：余洋

来源：《价值工程》2011年第16期

摘要：近年来，随着我国交通建设的快速发展,跨越江、河、湖、海的大中桥、特大桥逐渐增多，然而桥梁的下部结构也陪受关注。本文作者从事桥梁设计工作多年，针对桥梁下部结构设计进行了讨论，仅供参考。

Abstract: In recent years, with the rapid development of transportation construction in China, large and medium bridges, great bridge across the river, lake and sea are gradually increased, but the lower part of the bridge structure is accompanied by the attention. The author has engaged bridge design for many years. This paper discussed the substructure design for the bridge, for reference only. 关键词：桥梁；下部结构；设计 Key words: bridge；substructure；design

中图分类号：U44 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）16-0104-02

作者简介：余洋（1972-），男，湖北黄陂人，注册检测工程师，现在从事桥梁设计工作，研究方向为T型刚构桥、普通梁板桥。 0 引言

随着我国交通建设的快速发展，跨越江、河、湖、海的大中桥、特大桥逐渐增多，然而桥梁的下部结构也倍受关注。桥梁下部结构考虑是否得当,对工程造价、质量、工期及后期使用影响非常大。近年来,分离式下部结构的桥梁由于不均匀沉降引起的桥面开裂现象时有发生。在桥梁的整体设计中,下部结构的选型对整个桥梁设计方案有较大影响。合理的选型将使上下部结构的造型协调一致，轻巧美观。桥梁下部结构应满足交通需求、安全耐久、造价低、维修养护少、施工方便、工期短、与周围环境协调和造型美观等原则。 1 桥梁下部结构型式选用

1.1 钢筋混凝土薄壁墩台在填土较低以及河床较窄的情况下，为了缩短桥长、节约成本，不使台前锥坡压缩河床，可使用离河较近墩台身直立的桩基薄壁墩台，并设置支撑梁在墩台下面，整个桥梁组成框架结构系统，同时利用两端台后的被动土压力来维持稳定。

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1.2 埋置式桩柱式桥台该型式桥台设于岸上台身埋入锥形护坡中，有单排桩柱式与双排桩框架式两种。采用该型式桥台，为保证路基稳定性，不能过多地压缩桥长，不少工程对此有深刻的教训。

1.3 柱式桥墩 本型式桥墩有施工的简便性和较广的适应性，在软基中是很好的选择型式。分为：①带盖梁单排桩柱式桥墩，一般用于简支梁桥；②不带盖梁独柱式桥墩或排柱式桥墩，用于连续现浇箱梁。

1.4 在选用墩台的时候，要考虑如下两方面：①为了降低结构受到软基位移的影响，在最大程度上缩减超静定个数，适当地减少桩根数，同时加大桩距。②在桩底同基层表面相近时，承载力与设计规定接近，就不需要再伸入基岩；如果没有充足的承载力，那么我们可以加大桩径再算，最好把嵌岩柱桩换成摩擦桩。 2 桥梁下部的结构设计

2.1 桥墩 高度小于40m的桥墩多采用柱式墩（最常用）和Y型薄壁墩。前者有圆柱与方柱之分。外观质量在圆柱施工中不难控制，和桩基也方便衔接，大多应用于平原地区。从美观而言，方柱有视线诱导性和棱角，和上构梁体协调，相对美观。以受力角度来讲，在方柱与圆柱有相等截面积的条件下，方柱抗弯刚度要比圆柱大，受力较于圆柱更优。体系是连续刚构时，方柱能够经过对两个方向的尺寸进行调整，从而调整墩柱的刚度，满足调整墩柱受力的需要。圆柱为各向同性，进行调整，其效果相对较差。方柱的缺点是墩柱和桩基间要经过桩帽连接，加之山区桥梁地面横坡较陡，不仅增加了工程数量和柱帽结构，而且加大了挖方工程量。在设计中，选用方柱或圆柱要综合考虑墩高、地形和上构结构形式。Y型墩薄壁是独柱双支座的一种墩型，相对美观却施工较复杂。由于墩高较矮时，既不美观又未有简便施工，很少使用。墩高较高时，Y型薄壁墩施工仅要一套模板，搭一个支架，在有大量模板需求和地面横坡相对陡的山区桥梁，Y型薄壁墩有明显优势。此外使用双柱墩时，因两个墩柱高度相差大，线刚度EI/L差距大，造成一个墩两个墩柱受力有很大的不同，使用Y型薄壁墩就可避免以上缺陷。有人提出上部的Y型承托节约材料相对不多，施工也麻烦，最好设计成实体，这也是可以考虑的。无论外形怎样，在墩高较高时，使用Y型墩薄壁是相对适合的。

2.2 高墩 通常强度控制矮桥墩的设计，然而，在有相对高的墩高的时候，一定要想到桥墩的稳定问题。“当l0/h＞30时，构件已由材料破坏变为失稳破坏。”这是《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）中关于偏心受压柱条文说明5.3.10条指出的。其中，l0是受压柱的有效长度，在0.5到2倍墩高范围内变化时，到底如何取值，这和上构重量、施工情况以及墩柱的支承刚度也就是上构与墩柱的连接方式有关。众多的计算实验说明对于多跨T梁桥（先简支后连续以及先简支后刚构）而言，l0=1.2-1.43l是墩柱的有效长度，其高度是l，当l=40m同时使用矩形截面的情况下，h≥1.2-1.43×40/30=1.6-1.907m，在h=50m时，h≥2-2.383m。墩厚在两米以上时，实心矩形截面的经济性会减少，因此能够取得一个结论，即墩柱为材料破坏时，使用实心矩形截面，它的高度最好在50m以下，然而墩高在50m以上时，最好使用空心薄壁墩截面。使用空心薄壁墩，墩高大于65m左右时顺桥向要考虑放

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坡，由于在采用等宽尺寸的情况时，即便是有可操作的施工条件，然而为了确保桥墩的稳定，帽梁与墩柱势必会加大尺寸，这样一来，将浪费相对大的材料。

2.3 桥墩与路幅的关系 山区高速公路既有整体式路基也有分离式路基。当前，路线选线注重的理念是环保，注重的是减少占地，大多设置的是整体式路基，只有中长隧道等采用分离式路基外。整体式路基的双幅桥，通常下构按分幅单独设计，也就是双幅四柱。至于高墩长桥，整体式下构也就是双幅两柱是一种相对较好的选择。相比于双幅四柱，若桥墩截面积和横向宽度相当，整体式下构横向与纵向刚度为分幅设置的2倍以上，不仅能够减少开挖而且可以减少墩顶变位。显然，整体式下构帽梁跨度相对大时，鉴于车辆双向行驶时扭矩影响，要设置较强大的帽梁。一座桥到底使用整体式下构抑或是分幅下构，要综合考虑诸如地质、墩高和水文等多种因素。

2.4 桥台 山区高速公路桥梁桥台通常使用重力式U型台（最常用）、肋板台以及桩柱式台。山区桥梁U台的明显特点是横向，纵向横坡陡。在设计时按照地形分台阶，U台的高度最好控制在10m。因为桩柱式桥台抗推刚度小，在联长较长，台后填土高度相对高时，最好不使用，通常联长以及台后填土高度最好分别控制在150米以内以及5m以下。埋置式肋板台的适应范围较广，然而，最好不要高于12m。山区高速公路桥梁纵向地形较陡，通常不可以设置锥坡，此时使用桩柱式或肋板台会有很大的约束性。在没有较好地质时，将产生U台下设置桩基的状况。

2.5 基础 扩大基础（最常用，且最好使用分离式扩基础）和桩基础是山区高速公路桥梁经常使用的基础。斜坡上的扩大基础和桩基础一定思考到基础扩散角和覆盖层厚度以及施工时的互相影响。桩基础大多是嵌岩桩与柱桩。若在较差地质的地段多使用摩擦桩。桩基础无论受力形式怎样，其施工大多采用挖孔桩与钻孔桩的方法。 3 结语

总之，桥梁设计者要善于结合工程实际分析问题、解决问题，并坚持在桥梁工程设计中多作总结，以不断提高桥梁下部结构质量及其使用效果。 参考文献：

[1] JTGD62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范.北京：人民交通出版社,2005.

[2]李泽荣.梁式桥高墩设计中有关问题的讨论.科技交流,2004,(2). [3]罗余良.讨论桥梁下部结构的选型及设计.河南建材,2010,(1). [4]丁乐.王凯.梁桥两种下部结构的比较及改造方法.施工技术,2009,(12).

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[5]徐D.桥梁检测与维修加固百问.北京：人民交通出版社,2002.

[6]何志锋.桥梁下部构造的破损原因分析及设计方法[J].广东科技,2007,(11).