淺談橋梁下部結構的設計及施工

姚愛平

摘 要：本文結合筆者多年來的施工經驗，闡述了橋梁下部構造的設計分類與組成，詳細分析了橋梁下部結構施工技術，以供同行參考與借鑒。

關鍵詞：橋梁;下部結構;設計;施工

這幾年，我們國家的交通建設的規模不斷擴大，不管是跨越較寬江河的鐵路橋梁或者是穿山越嶺的等級公路建設也隨之增加，大大滿足了人們出行生產的需要。因此，建造橋梁的質量問題已成為人們關注的焦點。橋梁的下面的構造則為整個橋梁的核心，是其最為主要的一個組成部分，橋梁下部構造的質量及設計都直接影響著工程的投資與工程周期，只有橋梁下部構造設計上科學合理，才能確保橋梁的質量，滿足交通安全的要求，提高規定車輛安全行車。

1橋梁下部構造的分類和組成

1.1橋臺構造的樣式和特點以及設計

1.1.1橋臺構造樣式

（1）輕型橋臺。輕型橋臺主要應用在跨越度較小的橋梁，與小型的橋墩結合在一起應用的時候其孔數不多于3個，還應該使橋梁整個的長度小于20m，單孔的跨度不能大于13m。橋臺的臺身是豎直的且墻面較薄，其特點主要是體積較小，兩邊可以建設擋土墻面。能夠通過鋼筋混凝土在橋臺的下邊支撐梁，上面的構造可以把錨栓和橋臺連在一起，形成四鉸框架構造體系，然后利用兩邊臺面的土壓力使系統維持恒定。

（2）埋置式橋臺。埋置式橋臺是利用把臺身埋到錐形護坡里面的原理建造的，其樁式分為單排和雙排兩種，這樣的橋臺的特點是使其能夠承受的土壓力相對會很小，并且其臺身的體積也隨之變小，然而它也有其不好的地方，表現在采取片石及混凝土等當作臺身前面的一些保護措施，容易被洪水沖毀導致臺面暴露在外，因此設計的時候應該考慮坡面的強度以及穩定性，應進行精確的計算然后施工。埋置式橋臺主要用在路基填土的高度是5m或者大于5m的橋臺，能夠和跨度在20～16m范圍梁式上部構造結合在一起。

（3）鋼筋混凝土薄壁橋臺。鋼筋混凝土薄壁橋臺的主要樣式分為撐墻式、扶壁式及箱式，其構造組成是邊上有扶壁的墻、前墻和水平底板。臺面頂部通常的組成結構是豎立墻以及支撐扶壁上的水平板，它的功能為支持橋跨構造，擋土墻的構造是前墻及間距是2.5～3.5m的扶壁。這樣的橋臺主要用在填土較低后者河床較窄的軟底地基，它的結構很麻煩，工作的時候難以操作，還將用到很多的鋼筋。

1.1.2設計橋臺的構造

進行橋臺構造的時候，橋梁大多采用重力式U型臺以及柱式臺或者肋板臺。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，如果后面的臺面填土很多或者連接長度超過規定的時候不應該應用，連接長度需保持在150m范圍，后面臺面填土不應該高過5m，雖然埋置式肋板臺的應用較為廣泛，但是應該低于12m。另外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。

1.2橋墩部分的樣式特征以及設計

1.2.1橋墩部分的樣式

（1）重力式橋墩。重力式橋墩由石頭和混凝土混合在一塊建成的實心的物體，因為它的截面很大，并且可以利用水平及垂直的外力，因此施工操作方便，且其較為牢固，然而它也有缺點，比如：圬工量大、易擋水，這樣的橋墩不適合放置在流水速度大或者泥沙多的地方。重力式橋墩通常是實心的，用到的鋼筋也較少，很多時候用到混凝土和石頭。

（2）輕型橋墩。輕型橋墩圬工量少，基礎的工作量輕，可以工作更快完成，加快了工作效率。輕型橋墩的分類有5種，有構架式橋墩、空心式和樁柱式橋墩以及薄壁式橋墩。構架式橋墩不需要很大的地基，應用廣泛;空心橋墩的外表和重力式橋墩差不多，實際上里面是空的薄壁墩，主要用在高橋墩;樁柱式橋墩可以分成雙柱式，單柱式和樁式橋墩，通過把預定的零件接在一起建造，或者在工作地直接澆灌混凝土;薄壁式橋墩也叫做柔性橋墩，它主要經過橋跨構造用鉸把每一種柔性橋墩以及離得較近的剛性橋墩連在一塊，從而成為跨超靜定的構造，剛性橋墩用來承受橋梁的縱向水平力，使柔性橋墩的受力狀況得到很好的改變。

1.2.2設計橋墩構造

選取橋墩的時候通常要用到Y型薄壁墩以及柱式墩，柱式墩可以分成方柱及圓柱，圓柱的外表設計很容易，且其質量很好保證，所以大多平原地區均用到，方柱具有棱角且其視線較好，且外表好看。從受力考慮，如果圓柱的截面積和方柱截面積一樣，圓柱的抗彎能力較之方柱小許多，方柱的受力又比圓柱好些。然而方柱的墩柱及樁基之間有帽連接，如果應用在山區，橋梁地面橫坡很陡，因此加大了工作數量，使工作難度增大。設計橋墩的時候，應將地理環境，墩的高度和上面的構造樣式等均結合在一起。Y型薄壁墩外表好看。然而其工作難度大，要是橋墩高的話， Y型薄壁墩工作的時候只用到一套模板和一個支架，Y型薄壁墩主要用在地面橫坡陡峭卻需要很多模板的山區環境，要是橋墩很矮的話，橋墩將會較難看，并且工作很難進行，所以較少用到。

2橋梁下部結構施工

2.1臺身建造

臺身混凝土施工過程中，通過設計圖上標出的位置首先放樣臺身基線，然后由相關工作人員進行檢查，如果達到要求便可以建造臺身模板。臺身模板一般用體積較大的鋼模，用的時候應先清理模板內表面并做好預防措施，使混凝土的外表品質得到確保。模板之間通過雙面膠粘合，以防漏漿，外表通過鋼管架支持，然后建設工作平臺，內部通過Φ8線材鋼筋和基礎埋設Φ20鋼筋焊起來，模板外面通過螺絲桿和Φ8線材鋼筋連起來，以致模板能夠穩定可靠。臺身很高的情況下應采取分段工作，分段工作的時候，必須考慮上下段之間的密合度，并且應埋好拉桿錨固鋼筋以及臺身邊上的墻頂鋼筋。混凝土應該集體攪拌，通過混凝土專用車運到工作地點，澆灌時通過梭槽或吊車吊料斗進行，其不應該大于50㎝的厚度，澆灌混凝土澆筑的過程中應合理調配，且應振搗密實，澆灌成功適時鑿毛，從而為之后的工作提供便利，確保混凝土是一體的。混凝土剛剛凝固以后要保護好，且應超過7天。

2.2橋臺承臺的工作

承臺使用的是面積較大的鋼模板，螺栓連在一起與PVC內穿拉桿對拉，穩定好槽鋼。工作的時候按照設計圖進行放樣操作，然后檢查，沒有錯誤則可安裝模版，承受臺鋼筋作業過程應該和肋板鋼筋同時施工，肋板鋼筋所埋得地方應該精確。混凝土應該一塊攪拌，然后用專用車輛運到工作地點，通過梭槽放入或者利用吊車放進模里面。混凝土應合理配制，工作時要注意塌落度，混凝土應該牢實可靠，防止漏振。混凝土表層要平整光滑。

2.3臺帽、耳墻、背墻、側墻墻頂的工作

臺帽、耳墻、背墻、側墻墻頂工作用到的是面積較大的鋼模板，螺栓連在一起與PVC內穿拉桿對拉，穩定好槽鋼。工作的時候按照設計圖進行放樣操作，然后檢查，沒有錯誤則可安裝模版，臺帽鋼筋操作過程應該和耳墻、背墻、擋塊、支座墊石鋼筋同時工作，耳墻、背墻、支座墊石鋼筋所埋的地方應該精準。混凝土應該一塊攪拌，然后用專用車輛運到工作地點，通過梭槽放入或者利用吊車放進模里面。混凝土應合理配制，工作時要注意塌落度，混凝土應該牢實可靠，防止漏振。確保混凝土表層平整光滑。

2.4墩柱的工作

橋墩都是圓柱墩，制定的工作計劃是：橋梁墩身針對≤15m選取3m各節鋼模板一起操作，針對≥15m選擇翻模法工作。墩臺身模板選擇廠制整體式鋼模，從而使其砼外表好看穩固，盡最大能力使接縫的規定變小，按照墩柱的高低平均分層。整體式組合鋼模和較高墩柱（10m以上）模板應該得到相關人員的同意。模板應專門的地方制作，面板選擇δ=5mm精拋光鋼板，背帶選擇型鋼骨架，塊和塊間選取高強螺栓聯在一起。

2.5鋼筋加工、綁扎

鋼筋經原材料檢查合格后，在專門房間進行加工，然后人工進行捆綁固定，其各項加工及綁扎指標應嚴格根據相應的施工規范控制于允許偏差之內。鋼筋保護層使用鋼筋材質的東西來保證保護層厚度。鋼筋綁扎前，應對樁基頂部的混凝土進行清洗，以保證墩身和樁基的整體性。墩身鋼筋在安裝時可臨時固定在施工腳手架上，主筋應保證豎直，不能傾斜。

2.6模板制安

墩身模板選取廠里制作固定的體積較大鋼模（δ=5mm）立模進行澆筑，模板在2.5-5m范圍內，選取螺栓（φ=20）聯在一起。模板的加工和清洗混凝土的規定相同，板面高維持在1mm，平整度要在2mm范圍。墩身模板選取型鋼當縱橫背枋，設0.3㎝公母楔，防止錯誤。操作時弄干凈模版，拼接的時候選取雙面膠止漿墊避免漏漿。模板支立時確實外輪廓線，用水泥漿使基底平滑，使其后的達到規定。模板拼裝選取人工和吊車一起進行，設計的時候應考慮吊點以避免變形。每吊裝一節模板便應查看一次，沒有問題則可繼續。模板弄好之后使加固螺栓牢靠。安置模板的過程應用垂球校準。弄好之后按照高度設1～2道纜風鋼繩，然后收緊，使模版更加垂直。

2.7混凝土澆筑

鋼筋綁扎和模板安裝經自檢合格，報監理工程師檢驗合格后，方可澆注混凝土。砼U采用混凝土泵車輸送或吊車吊入模，施工時結合運輸距離、天氣情況適當調整塌落度，其塌落度應在施工前充分考慮，混凝土直接送輸到待澆注的墩柱位置，出料口和澆注面間距不超過兩米，砼的塌落度以設計塌落度控制，以保證混凝土澆灌質量，且在入模時需做外觀鑒定和塌落度試驗，符合要求才能使用。砼按層厚不大于30cm均勻對稱下料，下料自落的高度大于2m時，于模口設減速串筒以降低砼下落高度和速度，防止砼發生離析現象。澆注砼時，避免單邊積料，保證模內砼對四周側模壓力基本均勻、平衡，以避免單邊積料從而導致該邊砼側壓力偏大而導致模板變形、移位。砼采用插入式振搗器振搗，相鄰層間交接振搗10～20cm，振搗方向由中向邊循環，振搗均勻，最后一層采取二次振搗措施

3結語

總之，在整體橋梁施工工程中，下部結構的設計和施工對整個設計方案均有著較大的影響，且橋梁下部結構的操作受到地理環境等因素的影響，施工時不僅要保證質量還要考慮抗震等因素，施工難度較大，技術較為復雜，需要不斷結合工程實際進行探索和總結，因此了解橋梁下部結構的設計和施工技術尤為重要。

參考文獻：

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（西安中交公路巖土工程有限責任公司 ? 陜西 西安 ?710075）