摘要：橋梁下部結(jié)構(gòu)是橋梁整體的重要組成部分，其質(zhì)量的好壞直接影響橋梁的造價及質(zhì)量等因素。本文對橋梁下部結(jié)構(gòu)的橋臺、橋墩等幾個關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進行了探析，具有一定的理論價值和現(xiàn)實意義，供同行借鑒參考。

關(guān)鍵詞：橋梁下部結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)選型;設(shè)計;橋臺;橋墩

橋梁下部結(jié)構(gòu)是橋梁的有機組成部分，橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計的好壞直接影響整體橋梁的質(zhì)量、造價、養(yǎng)護及安全等方面。在橋梁整體設(shè)計中，必須考慮橋梁下部結(jié)構(gòu)的各個因素，實現(xiàn)整個橋梁設(shè)計的優(yōu)化。

一、橋梁下部柔性高墩的設(shè)計方法

近年來，為了減少工程材料、降低工程造價，設(shè)計人員在高墩橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計中希望應(yīng)用柔性墩臺的理論設(shè)計出柔性橋墩，利用橋墩自身的變形(即墩頂水平位移)，通過上部結(jié)構(gòu)傳遞橋梁及墩臺承受的各種水平力(包括溫度力)來實現(xiàn)橋梁下部構(gòu)造輕型化，同時也減少水平外力對橋梁上部結(jié)構(gòu)的影響。但同時，柔性高墩的結(jié)構(gòu)計算工作也成為高墩橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重點難點問題。

集成剛度法的概念。集成剛度法是指把單層多跨結(jié)構(gòu)，逐跨濃縮為兩端具有抗推的彈性支承的單跨結(jié)構(gòu)，從而逐跨解析結(jié)構(gòu)內(nèi)力。結(jié)構(gòu)抗推(拉)的剛度用一彈簧表示，利用彈簧模型的串、并聯(lián)關(guān)系模擬剛度的集合。

集成剛度法計算柔性橋墩的主要概念有兩點，一是用串聯(lián)的和并聯(lián)的彈簧結(jié)構(gòu)來模擬柔性墩及其支座，二是由一端岸墩起逐孔的將若干孔橋梁的總抗推剛度推算出來，稱為集成剛度，用以解算全橋的位移和受力。對于連續(xù)梁橋，墩頂橡膠支座可視作水平彈性支承，故橋墩與其支座的集成剛度可認為是串聯(lián)關(guān)系，而各個橋墩之間，由于有共同的上部結(jié)構(gòu)連接因而位移相同受力卻各自分擔(dān)，可認為各個橋墩之間是并聯(lián)關(guān)系。

在應(yīng)用集成剛度法的具體計算過程中，應(yīng)該注意在首次水平力計算完畢后，應(yīng)對各墩臺分配到的水平力和橋梁支座摩阻力進行比較，確定是否需要再分配計算。下部墩柱水平力的計算。下部墩柱水平力主要包括汽車制動產(chǎn)生的水平力和溫度變化產(chǎn)生的水平力。集成剛度法就是通過計算出一聯(lián)橋墩臺各自的剛度以及該聯(lián)橋的總抗推剛度，通過各墩臺自身剛度占該聯(lián)橋總抗推剛度的比例來分配該聯(lián)橋的制動力和溫度力，以求解各墩臺所承受的水平力。然后通過該水平力求得墩臺所承受的最大彎矩，并計算出墩臺的豎向力，進行配筋計算和裂縫驗算，完成整個墩臺的下部結(jié)構(gòu)設(shè)計。

二、橋臺結(jié)構(gòu)組式選用問題分析

1、底部設(shè)有支撐梁的輕型橋臺

按照具墻(側(cè)綺)的形式和布置方式，輕型橋臺又可分為:一字形輕型橋臺、八字形輕型橋臺、耳墻式輕型橋臺。其最大的特點是臺身體積較小，且為直立的薄壁端，兩側(cè)設(shè)有具墻(用于擋土)，可以將側(cè)墻做成斜坡。在兩橋臺下部設(shè)置鋼筋混凝土支撐梁，上部結(jié)構(gòu)與橋臺通過錨栓連接，構(gòu)成四鉸框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，并借助兩端臺后的土壓力來保持穩(wěn)定.這種橋臺適用于小跨徑橋梁，橋跨孔數(shù)與輕型橋墩配合使用時不宜超過三孔，且橋梁全長不宜大于20m，單孔跨徑不宜大于13m。

2、鋼筋混凝土薄壁橋臺

帶扶壁的前墻和側(cè)墻以及水平底板構(gòu)成鋼筋混凝土薄壁橋臺，擋土墉由前墉和間距為2. 5--3. 5m的扶壁組成，臺頂由豎直小端和支于扶壁上的水平板構(gòu)成，用于支承橋跨結(jié)構(gòu)。兩側(cè)薄壁可以與前墻垂直，有時也做成與前墻斜交的形式與重力式橋臺相比較而言，可減少污工體積的40%--50%，同時，因自重減輕也減少了對地基的壓力，比較適用于軟土地基，

但其構(gòu)造和施工都比較復(fù)雜，并且用鋼量較多。

為了減少橋長，降低造價，在墩臺填土不高，河床不寬的情況下，可采用靠河較近，臺身直立的樁基礎(chǔ)薄壁墩臺，墩臺下面設(shè)置支撐梁，整個橋梁形成框架結(jié)構(gòu)體系，并借助兩端臺后的被動土壓力來保持穩(wěn)定。實踐證明，情況良好。薄壁輕型橋臺常用的形式有扶壁式、撐墻式、及箱式等。

3、埋置式橋臺

埋置式橋臺是將臺身埋在錐形護坡中，這樣，橋臺所受的土壓力大為減小，橋臺的體積也就得到相應(yīng)減小。但由于臺前護坡是用片石(或混凝土)作表面防護的一種永久性設(shè)施，存在著被洪水沖毀而使臺身裸露的可能，因此在設(shè)計時必須進行強度和穩(wěn)定性驗算。

按臺身的結(jié)構(gòu)形式，埋置式橋臺可以分為:肋形埋置式橋臺、樁柱式埋置式橋臺、和框架式橋臺，如下：

肋形埋置式橋臺的臺身是由兩塊(或多塊)后傾式的肋板與頂面帽梁連接而成。臺高在10m及10m以上者須設(shè)置橫向系梁。帽梁、系梁和耳墻均需配置鋼筋.樁柱式埋置式橋臺對于各種土坡地基都適宜。

根據(jù)橋?qū)捄偷鼗�承載能力可以采用單排樁柱式、雙排樁柱式及多排樁柱式的形式。柱子嵌固在普通擴大基礎(chǔ)之上的稱為立柱式，與鉆孔樁相連的稱為樁柱式，全由一排鋼筋混凝土樁和樁頂蓋(或帽)梁連接而成的稱為柔性柱臺。

框架式橋臺比樁柱式橋臺有更好的剛度，比肋形埋置式橋臺挖空率更高，更節(jié)約污工體積。埋置式框架式橋臺結(jié)構(gòu)本身存在斜桿，能夠產(chǎn)生水平分力用以平衡土壓力，又因為其

基底較寬，又通過系梁聯(lián)成一個框架體，穩(wěn)定性較好，可用于路基填土高度在5m以上的橋臺，并與跨徑為16m和20m的梁式上部結(jié)構(gòu)配合應(yīng)用。但其不足之處在于必須用雙排樁基，

在鋼筋水泥用量方面比樁柱式橋臺多。采用該類型式橋臺，由于橋下溜坡伸入到橋孔，壓縮了河道，為保證路基穩(wěn)定性，不宜過多地壓縮河寬，必要時需適當(dāng)增加橋跨長度。

三、下部結(jié)構(gòu)設(shè)計計算

為了減少軟土地基位移對超靜定結(jié)構(gòu)的影響，上部結(jié)構(gòu)多采用標(biāo)準(zhǔn)梁的先簡支后連續(xù)的構(gòu)造，這樣整個工程的設(shè)計計算工作就集中于下部結(jié)構(gòu)的選用和計算，因而下部結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算方法的選擇是否正確，考慮因素是否全面，直接關(guān)系到整個工程的造價及安全，為此在下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，一般進行下列計算:

1、蓋梁內(nèi)力計算

當(dāng)荷載對稱布置時，按照杠桿法進行計算。當(dāng)荷載偏心布置時，按照偏心受壓進行計算，兩種布載情況的內(nèi)力取大值控制設(shè)計。這種算法僅為兩種布載狀況下的內(nèi)力計算，不是各截面最不利狀況的內(nèi)力計算，計算所得內(nèi)力存在不安全的因素。

2、橋墩內(nèi)力計算

墩樁頂?shù)淖畲筘Q向力計算非常簡單，這里不再敘述;墩樁頂水平力計算，運用柔性墩理論中的集成剛度法，將橋面汽車制動力及梁體混凝土收縮、徐變、溫差、地震產(chǎn)生的水平力在全聯(lián)墩臺進行分配，最后根據(jù)不同組合的墩樁頂水平力、彎矩及對應(yīng)墩樁頂豎向力進行樁基各截面內(nèi)力計算。

對于橫向陡邊坡上的橋墩設(shè)計，同一墩位2個(3個)墩柱存在較懸殊的無支長度差異，因剛度差異造成橋墩橫橋向受力分配的不均勻。

3、橋臺內(nèi)力計算

橋臺除了受與橋墩相似的荷載之外，豎向荷載還增加了土壓力、負摩阻力、搭板自重等荷載;水平荷載增加了土壓力，其影響復(fù)雜，設(shè)計時需注意以下幾點:

(1)內(nèi)力計算應(yīng)注意的問題。

a.軟土地基上帶基樁的鋼筋混凝土薄壁橋臺土壓力計算按深層考慮。

b.軟基路段橋臺應(yīng)盡量設(shè)置為與路線正交的形式，減小臺身長度，在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置伸縮縫，以縮短受拉區(qū)長度，減小臺身砼的收縮變形量，抑制臺身的豎向、斜向裂縫的發(fā)生。

(2)埋置式橋臺土壓力一般是以原地面或一般沖刷線起計算的，對較差土質(zhì)，需要進行驗算，確定是否考慮地面以下臺后深層土對樁水平力的影響。

(3)橋頭路基沉降、滑動驗算。首先，路基沉降過大、橋頭跳車、臺背和梁端過早損壞，加大豎向土壓力及負摩阻力，造成橋臺蓋梁開裂及樁基不均勻下沉、路面開裂及路基滲水，促使路基失穩(wěn)。其次，由于路基滑動使橋臺所承受的水平土壓力已遠大于計算值，對于橋頭高路基和處于改河、填溝段或路基外不遠處有溝、河的，更要注意深層滑動的驗算。

四、結(jié)束語

橋梁下部構(gòu)造的前期設(shè)計非常重要，它的質(zhì)量好壞與橋梁的施工順利進行以及投付使用后橋梁的整體應(yīng)用性能密切相關(guān)。因此必須按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，做好承臺、橋臺、臺帽等橋梁的下部構(gòu)造的細步設(shè)計，為接下來橋梁施工安裝打下堅實的基礎(chǔ)。

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