【摘要】橋梁工程是現(xiàn)代交通的基礎(chǔ)設(shè)施之一，對(duì)社會(huì)交通運(yùn)輸暢通運(yùn)行有著重要的作用。下部結(jié)構(gòu)是橋梁的關(guān)鍵組成，若下部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題則會(huì)破壞橋面交通的穩(wěn)定，不利于行人及車輛的安全。設(shè)計(jì)階段是控制橋梁結(jié)構(gòu)性能的主要環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)單位在橋梁結(jié)構(gòu)規(guī)劃時(shí)要考慮其后期運(yùn)用狀況，對(duì)常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)病害配備相應(yīng)的處理方案。本文闡述了橋梁下部結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)型，且對(duì)常見(jiàn)的裂縫病害設(shè)計(jì)了有效的處理方案。

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

因橋型及跨越能力的不同，橋梁結(jié)構(gòu)布局的情況也各不相同，但橋梁整體結(jié)構(gòu)組成及其滿足的功能類似。由于交通量的日趨增多，橋梁下部結(jié)構(gòu)需要承擔(dān)的載荷大幅度增強(qiáng)，嚴(yán)重影響了橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，不利于橋梁交通的安全形式。設(shè)計(jì)單位在工程設(shè)計(jì)階段，應(yīng)對(duì)橋梁下部結(jié)構(gòu)詳細(xì)布局，對(duì)裂縫病害設(shè)計(jì)有效的處理方案。

一、橋梁下部結(jié)構(gòu)的主要類型

橋梁是供跨越河流、山谷或其他交通線的建筑物，主要功能是使車輛及行人能夠順利通行。橋梁的主要結(jié)構(gòu)包括：橋跨結(jié)構(gòu)、支座系統(tǒng)、橋墩、橋臺(tái)、墩臺(tái)基礎(chǔ)等。橋梁結(jié)構(gòu)中還有許多小型構(gòu)件，主要是指直接與橋梁服務(wù)功能有關(guān)的部件，如：橋面鋪裝、防排水系統(tǒng)、欄桿、伸縮縫、燈光照明。目前，橋梁下部結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的類型如下：

1、薄壁輕型橋臺(tái)。對(duì)于單跨小橋，為了節(jié)約工程造價(jià)，避免錐坡壓縮河床，常采用薄壁輕型橋臺(tái)，在兩橋臺(tái)下面設(shè)置支撐梁，使整個(gè)橋梁構(gòu)成框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，并借助兩端臺(tái)后的被動(dòng)土壓力來(lái)保持穩(wěn)定。

2、柔性排架式墩臺(tái)。城市現(xiàn)代交通工程建設(shè)中大多數(shù)橋梁采用此型式，墩臺(tái)基樁多為預(yù)制打入[1]。該橋梁結(jié)構(gòu)常見(jiàn)于水流區(qū)域平緩的橋梁施工，可以保證橋身下部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免了水流沖蝕造成的不利影響。

3、埋置式樁柱式橋臺(tái)。該型式橋臺(tái)設(shè)于岸上臺(tái)身埋入錐形護(hù)坡中，有單排樁柱式與雙排樁框架式兩種。選擇這種形式的橋臺(tái)時(shí)，考慮到維持路基的穩(wěn)定性，不能過(guò)多地壓縮橋長(zhǎng)，應(yīng)嚴(yán)格按照性能規(guī)定的要求設(shè)計(jì)。

4、柱式橋墩。軟土地基是橋梁施工的難點(diǎn)之一，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)性能的破壞力較大，且影響了后期交通運(yùn)輸?shù)陌踩�性。柱式橋墩不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且施工工藝流程更為先進(jìn)，運(yùn)用于軟土地基的橋梁結(jié)構(gòu)是最佳選擇[2]。

二、下部結(jié)構(gòu)的受力計(jì)算

受力分析是橋梁設(shè)計(jì)的重點(diǎn)工作，經(jīng)過(guò)對(duì)橋梁受力情況詳細(xì)的計(jì)算分析，可以正確引導(dǎo)橋梁施工作業(yè)，保證工程作業(yè)質(zhì)量與預(yù)期的狀態(tài)相符合。此外，下部結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算是否正確，決定了橋梁施工的質(zhì)量及使用的安全系數(shù)。內(nèi)力計(jì)算不僅包括橋梁結(jié)構(gòu)自身的受力，也要顧及到外界因素對(duì)橋梁造成的荷載，從多個(gè)方面考慮受力狀況才能確保設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性。

1、橋面方面。盡管橋面是橋梁的上部結(jié)構(gòu)，但橋面車流量大小對(duì)橋梁下部結(jié)構(gòu)的受力影響較大，考慮橋面受力有助于優(yōu)化下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。橋面受力計(jì)算需參考“車流量”多少，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在某一階段對(duì)橋梁的車流量狀況定期統(tǒng)計(jì)記錄，再根據(jù)車流量數(shù)據(jù)計(jì)算出橋梁的受力大小，由此分析橋梁下部結(jié)構(gòu)的受力。

2、蓋梁方面。蓋梁受力計(jì)算是為了對(duì)其它相關(guān)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供參考，以保證橋梁下部結(jié)構(gòu)與蓋梁相互配合。根據(jù)我國(guó)橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，蓋梁的受力計(jì)算流程：若荷載處于對(duì)稱狀態(tài)則采用杠桿法計(jì)算，若荷載偏心狀態(tài)則采用偏心壓力法計(jì)算。受力計(jì)算所得的數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)一步分析審核，避免數(shù)據(jù)失誤造成的不利影響[3]。

3、橋墩方面。橋墩是橋梁下部的關(guān)鍵性結(jié)構(gòu)，橋墩承載的受力狀況直接影響了橋梁的性能強(qiáng)弱。對(duì)于橋墩受力計(jì)算的研究，設(shè)計(jì)人員應(yīng)注重豎向力及墩樁頂水平力等方面的計(jì)算，同時(shí)考慮橋梁基本結(jié)構(gòu)對(duì)橋梁下部結(jié)構(gòu)的力學(xué)作用。如：橋墩受力計(jì)算時(shí)考慮季節(jié)性水流沖刷造成的破壞作用，確保受力計(jì)算的完整性。

4、橋臺(tái)方面。橋臺(tái)在橋梁結(jié)構(gòu)里發(fā)揮著“承上啟下”的作用，從上連接橋梁的頂層結(jié)構(gòu)，從下關(guān)聯(lián)著橋墩的基礎(chǔ)構(gòu)造。常規(guī)的受力計(jì)算方法中，橋臺(tái)受力應(yīng)考慮鋼筋混凝土承擔(dān)的荷載，按照橋梁結(jié)構(gòu)的具體形式構(gòu)建力學(xué)模型。若采用埋置式橋臺(tái)土壓力計(jì)算土壓力，需顧及到不同土質(zhì)對(duì)橋梁下部結(jié)構(gòu)的力學(xué)影響。

三、下部結(jié)構(gòu)配筋的設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)橋梁結(jié)構(gòu)選用的混凝土材料性能已滿足不了現(xiàn)代交通運(yùn)輸?shù)男枰�，這是由于橋面車流量大幅度增加給橋梁下部結(jié)構(gòu)造成了極大的荷載，甚至超出了橋梁所能承擔(dān)的范圍。新時(shí)期橋梁工程對(duì)混凝土材料進(jìn)行了優(yōu)化配制，鋼筋混凝土在橋梁施工中的運(yùn)用更加廣泛。但混凝土使用達(dá)到一定期限后，橋梁結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂、沉降等問(wèn)題。因此，設(shè)計(jì)橋梁下部結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)考慮鋼筋結(jié)構(gòu)的配置，主要設(shè)計(jì)方法：

1、蓋梁配筋。蓋梁配筋需選擇科學(xué)的計(jì)算方法，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)布局詳細(xì)掌握后才能設(shè)計(jì)配筋方案。對(duì)于蓋梁而言，其配筋設(shè)計(jì)需考慮裂縫、沉降等結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的病害，對(duì)鋼筋的使用位置、型號(hào)、形狀等合理選用。如：蓋梁抗剪設(shè)計(jì)中對(duì)混凝土及箍筋承擔(dān)剪力的比例均給予明確的規(guī)定，以協(xié)調(diào)分擔(dān)各個(gè)結(jié)構(gòu)的受力。

2、樁體配筋。樁筋配筋的設(shè)計(jì)主要參考極限法完成操作，設(shè)計(jì)方案需對(duì)樁體的抗裂、抗?jié)B等性能提出相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。如：一般都是參照最大彎矩處進(jìn)行配筋，從樁頂一直伸到最大彎矩一半處下一定錨固長(zhǎng)位置，減少一半配筋再一直伸至彎矩為零下一定錨固長(zhǎng)位置，遇到軟土地基時(shí)應(yīng)穿過(guò)軟土層結(jié)構(gòu)[4]。

四、設(shè)計(jì)需注意的材料收縮問(wèn)題

鋼筋混凝土是橋梁工程建設(shè)的主要材料，盡管鋼筋材料的植入增強(qiáng)了混合料的性能，但由于各種不利因素的影響，橋梁下部結(jié)構(gòu)依舊存在裂縫問(wèn)題。設(shè)計(jì)人員在合理布置橋梁中下部結(jié)構(gòu)方案時(shí)，應(yīng)考慮橋梁結(jié)構(gòu)裂縫的處理方案，對(duì)常見(jiàn)的裂縫病害設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)措施。橋梁下部結(jié)構(gòu)裂縫處理方案需針對(duì)不同的收縮變形合理設(shè)計(jì)，以保證所采用的方案有效處理裂縫問(wèn)題。

1、溫差收縮�；炷�土材料性能會(huì)隨著外界環(huán)境的變化而改進(jìn)，當(dāng)溫度前后差異相差到一定程度時(shí)則會(huì)發(fā)生溫差收縮，從而引起橋梁結(jié)構(gòu)的多個(gè)位置發(fā)生裂縫現(xiàn)象�；炷�土材料自身的溫度變化也會(huì)造成溫差收縮變形，如：因混凝土內(nèi)部的水化熱過(guò)于集中，材料內(nèi)的溫度大幅度上升而使得外部熱量散失過(guò)快，內(nèi)外部溫度不一形成拉應(yīng)力后易引起裂縫。

2、塑性收縮。當(dāng)表面的水分流失速度過(guò)快且加上外部空氣風(fēng)干作用，混凝土材料易產(chǎn)生塑性收縮，該現(xiàn)象常見(jiàn)于混凝土凝固之前。從建筑橋梁施工情況看，塑性收縮受天氣影響的變化較大，尤其是干熱、大風(fēng)的區(qū)域，建筑物塑性收縮裂縫的發(fā)生率較高[5]。如果混凝土材料的強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)，減弱了其抵制風(fēng)干、滲水的能力，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的破壞后也會(huì)引起塑性收縮。

3、沉降收縮。沉降收縮與橋梁地基的承載力有密切的關(guān)系，地面建筑結(jié)構(gòu)的重力超過(guò)地基承載的范圍便會(huì)出現(xiàn)沉降收縮。如：橋梁的結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟或回填土不實(shí)或浸水等，這些都是沉降收縮的誘發(fā)因素。該類裂縫會(huì)隨著地基結(jié)構(gòu)的變化而變化，尤其是面對(duì)軟土地基的橋梁建筑，裂縫的破壞力會(huì)不斷變強(qiáng)，只有地基變形達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)裂縫才會(huì)穩(wěn)定。

結(jié)論

綜上所述，橋梁工程建設(shè)是國(guó)家投資的重點(diǎn)項(xiàng)目，橋梁結(jié)構(gòu)性能的好壞關(guān)系著一個(gè)區(qū)域的交通水平。設(shè)計(jì)階段是橋梁結(jié)構(gòu)規(guī)劃的主要環(huán)節(jié)，對(duì)橋梁下部結(jié)構(gòu)制定先進(jìn)的設(shè)計(jì)方案可引導(dǎo)后期正確的施工，保證橋梁質(zhì)量與預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)相符合。同時(shí)，橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮收縮變形等問(wèn)題，以免橋梁通車后帶來(lái)各種裂縫而破壞結(jié)構(gòu)性能。

【參考文獻(xiàn)】

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