試析橋梁的下部結構設計

唐俊龍

（湖南　長沙　410000）

試析橋梁的下部結構設計

唐俊龍

（湖南長沙410000）

作為橋梁整體的重要組成部分，橋梁下部結構選型與設計工作的到位與否，直接影響著整個橋梁工程的質量、造價、建設周期以及后期使用。為了確保橋梁安全、穩定，并能充分保障通行車輛與人員安全，達到節約建設資金的目的，必須恰當選擇橋梁下部結構形式，合理設計橋梁下部結構。本文簡單概敘了下部結構，并簡要分析了橋臺、橋墩的結構選型與結構設計，以供同仁參考。

橋梁；下部；結構設計

引言

橋梁的下部結構與橋梁整體的質量安全、成本、施工期限和使用情況密不可分。最近幾年，常常發生橋面裂開事件，這就是由于使用分離式下部結構時，沉降不均勻造成的。所以橋梁下部結構的設計現在受到越來越多的關注與考慮。在整個橋梁的設計過程中，下部結構的設計對橋梁的整體設計有著較大的影響，下部結構的選型，關系到橋梁的整體外形是否比較統一，外形是否比較美觀。橋梁的下部結構在設計時要考慮多個方面：安全性、經濟性、施工要求、工程期限、外形美觀、交通要求、后期維護工作等。

1　橋梁下部結構選用類型

所謂下部結構，是指支撐橋梁上部結構并將其荷載傳遞至地基的橋墩、橋臺以及基礎的總稱，其目的在于實現共同受力。在設計橋梁下部結構時，必須綜合考慮結構受力、地質結構與條件、水文流速以及河床性質等諸多因素對橋梁的影響力。一般橋梁下部結構選用主要考慮以下幾個方面：

1.1橋臺結構形式

一般而言，在實際設計過程中橋臺多采用輕型橋臺、埋置式橋臺以及鋼筋混凝土薄壁橋臺三種構造形式，其各自特點及適用范圍見表1。

1.2橋墩結構形式

一般而言，橋墩主要分為重力式橋墩與輕型橋墩，其各自特點如表2所示。

1.3注意事項

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，縮短橋的長度，就可以在離河較近的地區使用鋼筋混凝土制成的薄壁墩臺，并且在墩臺下面放置支撐物，讓整個橋梁成為一個框架，保持它的穩定性。②對于柔性排架式墩臺，采用預制樁打入的墩臺基樁處理方式比較合理。③埋置式樁柱式橋臺是將橋臺埋在岸上的錐子形狀的護坡里，這種橋臺分為單排樁式和雙排樁式，采用該型式橋臺，為保證路基穩定性，不能過多地壓縮橋長。④柱子形狀的橋墩適應性好，有利于施工，它是地質基礎較軟時最適用的一種樁基，常見的有兩種：a.帶蓋梁單排樁柱式橋墩，一般用于簡支梁橋；b.不帶蓋梁獨柱式橋墩或排柱式橋墩，用于連續現澆箱梁。⑤在選擇墩臺時需要注意以下問題：a.在選用墩臺時，應該盡量減少樁根的數量，以減少因為軟基位移而造成的影響，最終達到建造效果，也能盡量控制成本。b.如果樁柱底部接近基巖的話，那么橋梁的承載能力也就接近設計的要求了，在這種情況下，就無須繼續深入了。但當承載力不足時，應考慮改用摩擦樁代替巖柱樁。

表1　橋臺結構形式分析

表2　鉆孔灌注樁施工存在問題分析

2　橋梁下部結構的設計

在設計橋梁下部結構時，設計人員一定要從實際出發的原則，實地考察地址、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量還要注意節約工程造價，減少工期，同時也能兼顧到美觀。

2.1橋墩的設計

在設計橋高低于40m的橋梁時，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比較多見。從外觀的角度來說，方柱墩可以協調上部結構與下部結構，使之較為統一，看起來比較美觀，且從受力角度來看，方柱墩的抗彎剛度要遠遠大于圓柱墩。Y型薄壁墩在實際應用時主要是以獨柱雙支座的形式出現的，它的施工難度較大，較為復雜，但其外形美觀。Y型薄壁墩在地形陡峭的山區運用較多，因為在其建造過程中，施工隊伍只需要搭建一個支架，準備一套末端就可以建成，在山區有著非常便利的優勢。橋墩的選擇具體如何還是需要根據實際的環境條件分析，再由設計人員設計選擇。

2.2高墩的設計

對于大于50m的橋墩我們不僅僅考慮強度，還需進行穩定性的計算。因為《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》中有關偏心受壓柱的說明指出了：當10/h＞30時，構件就從材料的損壞變成了穩定性的損壞。在這個條件中，10指的是受壓柱的有效長度，在0.5～2這個范圍間，橋墩的高度有變動的話，應該怎么選取是和橋梁的上部結構的重量、具體施工狀況和上部構造與橋墩的鏈接有關系的。橋墩的厚度在2m以上的時候，成本就會增加，所以，在橋墩的類型選擇上，空心墩比實體的更具優勢。但使用空心橋墩也注意到：當橋墩的高度大于65m時，那么橋梁就需要適度的放坡，以確定橋梁的安全穩定，同時對建筑材料卻會造成較大的浪費。

2.3橋墩與路幅

我國現如今大力開發西部地區高速公路的建設，設計者眼光也是展望的更為長遠，對于山區的高速公路的選址，路線會更注重減少對土地的侵占已達到不破壞當地生態環境的目的，所以選擇整體式路基較為普遍，但當遇到隧道時，分離式路基才會被采用。在設計整體式路基的橋梁時，一般選用雙幅橋，雙幅橋的下部結構按照分幅來單獨進行設計。而橋墩高的長橋，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橋臺的設計

對橋臺進行設計的時候，上文提到的埋置式橋臺為重力式橋臺其中的一種類型?，F我國橋梁設計中大多采用到的為重力式U型臺和埋置式肋板臺。設計重力式U型臺的時候需要將地理狀況等因素考慮在內，其設計高度應該維持在10m范圍，且翼墻尾端上部伸入路堤不小于0.75m，填土高度不應大于5m。埋置式肋板臺的應用更為廣泛，但是填土高度應該低于10m。且群樁肋板式橋臺能夠承受的水平荷載很大，并且其水平可抗剛度也較強，因此在軟土以及山區建造橋梁時經常被采用。

3　結束語

總的說來，在橋梁的整個施工過程中，下部結構的設計與選型對于橋梁的質量安全、經濟建設具有重要作用。為了提升橋梁運行的安全性、可靠性及耐久性，廣大橋梁設計人員不僅要充分掌握橋梁的設計理念、計算方法以及工藝流程，還應具備一定的地理、地質基礎知識。設計出更為科學、合理、可行、實用的方案的同時還得加大自我創新意識，從而推動我國橋梁工程建設的順利、快速發展，使中國橋梁迅速趕上發達國家的最先進水平。

[1]羅余良.討論橋梁下部結構的選型及設計[J].河南建材，2010（1）：126～ 127.

[2]史國良.淺談橋梁下部結構的選型及設計[J].黑龍江交通科技，2007，33（3）：58～59.

[3]于鵬.探討橋梁下部結構的設計及施工[J].黑龍江交通科技，2013（6）：139.

[4]宋述評，張世友.淺談重力式橋臺[J].黑龍江交通科技，2010（12）：81.

U442.5

A

1673-0038（2015）08-0026-02

2015-2-1

唐俊龍（1988-），男，本科，主要從事項目施工技術及合約管理工作。