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。本文將對橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計中，存在的問題進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

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

我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展日益突飛猛進(jìn)，交通建設(shè)也得到迅猛發(fā)展。各種各樣的大中橋、特大橋逐漸增多，而橋梁的下部結(jié)構(gòu)也越來越被關(guān)注。橋梁下部結(jié)構(gòu)考慮是否得當(dāng)對工程造價、質(zhì)量、工期及后期使用影響非常大。近年來，分離式下部結(jié)構(gòu)的橋梁由于不均勻沉降引起的橋面開裂現(xiàn)象時有發(fā)生。為此，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。

1 橋梁下部結(jié)構(gòu)型式選用

鋼筋混凝土薄壁墩臺在填土較低以及河床較窄的情況下，為了縮短橋長、節(jié)約成本，不使臺前錐坡壓縮河床，可使用離河較近墩臺身直立的樁基薄壁墩臺，并設(shè)置支撐梁在墩臺下面，整個橋梁組成框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，同時利用兩端臺后的被動土壓力來維持穩(wěn)定。

埋置式樁柱式橋臺該型式橋臺設(shè)于岸上臺身埋入錐形護(hù)坡中，有單排樁柱式與雙排樁框架式兩種。采用該型式橋臺，為保證路基穩(wěn)定性，不能過多地壓縮橋長，不少工程對此有深刻的教訓(xùn)。1.3柱式橋墩本型式橋墩有施工的簡便性和較廣的適應(yīng)性，在軟基中是很好的選擇型式。分為：①帶蓋梁單排樁柱式橋墩，一般用于簡支梁橋;②不帶蓋梁獨(dú)柱式橋墩或排柱式橋墩，用于連續(xù)現(xiàn)澆箱梁。

在選用墩臺的時候，要考慮如下兩方面：①為了降低結(jié)構(gòu)受到軟基位移的影響，在最大程度上縮減超靜定個數(shù)，適當(dāng)?shù)販p少樁根數(shù)，同時加大樁距。②在樁底同基層表面相近時，承載力與設(shè)計規(guī)定接近，就不需要再伸入基巖;如果沒有充足的承載力，那么我們可以加大樁徑再算，最好把嵌巖柱樁換成摩擦樁。

2 橋墩的設(shè)計

橋墩按其構(gòu)造可分為實體墩、空心墩、柱式墩、框架墩等;按其受力特點(diǎn)可分為剛性墩和柔性墩;按其施工工藝可分為就地砌筑或澆筑橋墩、預(yù)制安裝橋墩;按其截面形狀可分為矩形、圓形、圓端形、尖端形及各種截面組合而成的空心橋墩。墩身側(cè)面可垂直，也可以是斜坡式或臺階式。

2.1 橋墩的適用性

實體式重力墩自身剛度大，具有較強(qiáng)的防撞能力，但同時存在阻水面積大的缺陷，比較適合修建在地基承載力較高，覆蓋層較薄，基巖埋深較淺的地基上。實體式輕型墩臺圬工體積較小，抗沖擊力較差不宜用在流速大并夾有大量泥沙的河流或可能有船舶、冰塊、漂流物撞擊的河流中，一般用于中小橋梁上。

薄壁空心墩一般采用強(qiáng)度高、墩身壁較薄的鋼筋混凝土構(gòu)件。這種構(gòu)件由于削減了墩身自重，減小了軟弱地基的負(fù)荷，減小了自身的截面尺寸，使結(jié)構(gòu)在外觀上變得更加輕盈。

柱式橋墩是目前公路橋梁中廣泛采用的橋墩形式。它具有線條簡捷、明快、美觀，既節(jié)省材料數(shù)量又方便施工的特點(diǎn)，適用于橋梁寬度較大的城市橋梁和立交橋。設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)橋?qū)挼男枰�以及地物地貌條件，把獨(dú)柱、雙柱和多柱等進(jìn)行任意的組合。

2.2 設(shè)計中應(yīng)當(dāng)注意的事項

高度于40m的橋墩多采用柱式墩(最常用)和Y型薄壁墩。前者有圓柱與方柱之分。外觀質(zhì)量在圓柱施工中不難控制，和樁基也方便銜接，大多應(yīng)用于平原地區(qū)。從美觀而言，方柱有視線誘導(dǎo)性和棱角，和上構(gòu)梁體協(xié)調(diào)，相對美觀。以受力角度來講，在方柱與圓柱有相等截面積的條件下，方柱抗彎剛度要比圓柱大，受力較于圓柱更優(yōu)。體系是連續(xù)剛構(gòu)時，方柱能夠經(jīng)過對兩個方向的尺寸進(jìn)行調(diào)整，從而調(diào)整墩柱的剛度，滿足調(diào)整墩柱受力的需要。圓柱為各向同性，進(jìn)行調(diào)整，其效果相對較差。方柱的缺點(diǎn)是墩柱和樁基間要經(jīng)過樁帽連接，加之山區(qū)橋梁地面橫坡較陡，不僅增加了工程數(shù)量和柱帽結(jié)構(gòu)，而且加大了挖方工程量。在設(shè)計中，選用方柱或圓柱要綜合考慮墩高、地形和上構(gòu)結(jié)構(gòu)形式。Y型墩薄壁是獨(dú)柱雙支座的一種墩型，相對美觀卻施工較復(fù)雜。由于墩高較矮時，既不美觀又未有簡便施工，很少使用。墩高較高時，Y型薄壁墩施工僅要一套模板，搭一個支架，在有大量模板需求和地面橫坡相對陡的山區(qū)橋梁，Y型薄壁墩有明顯勢此外使用雙柱墩時，因兩個墩柱高度相差大，線剛度EI，L差距大造成一個墩兩個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型承托節(jié)約材料相對不多，施工也麻煩，最好設(shè)計成實體，這也是可以考慮的。無論外形怎樣，在墩高較高時，使用Y型墩薄壁是相對適合的。

3 橋臺的設(shè)計

橋臺按其形式可劃分為重力式橋臺、輕型橋臺、框架式橋臺、組合式橋臺和承拉橋臺。

3.1 橋臺的適用性

由于橋臺形式多樣化，下面就常用類型橋臺的適用性作一簡述，以供設(shè)計人員參考。U形橋臺構(gòu)造簡單，基底承壓面大，應(yīng)力較小，但圬工體積大，臺內(nèi)填土易積水、結(jié)冰、凍脹，使橋臺結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。因此要注意中間填料要采用滲水性較好的土夯填，并做好臺背排水。

八字式和一字式橋臺適用河岸穩(wěn)定，橋臺不高，河床壓縮小的中小跨徑橋梁，對于跨越人工河道的橋梁及立交橋亦可采用。薄壁式橋臺同薄壁式橋墩類同，可依據(jù)橋臺高度、地基強(qiáng)度和土質(zhì)等因素選定。

4 墩臺基礎(chǔ)設(shè)計

4.1 基礎(chǔ)資料的調(diào)查

在墩臺基礎(chǔ)設(shè)計之前，除了應(yīng)掌握有關(guān)全橋的資料，包括上部結(jié)構(gòu)形式、跨徑、荷載、墩臺結(jié)構(gòu)等及國家頒發(fā)的橋梁設(shè)計、施工技術(shù)規(guī)范外，還應(yīng)注意地質(zhì)、水文資料的搜集和分析，重視土質(zhì)、建筑材料的調(diào)查和試驗。根據(jù)橋梁工程規(guī)模、重要性及架橋地點(diǎn)工程地質(zhì)、水文條件的具體情況和設(shè)計階段確定取舍。

4.2 墩臺基礎(chǔ)類型

基礎(chǔ)根據(jù)埋置深度分為淺基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)。一般將埋置深度在5 m以內(nèi)者稱為淺基礎(chǔ);由于淺層土質(zhì)不良，須把基礎(chǔ)埋置于較深的良好地層上，埋置深度超過5 m者稱為深基礎(chǔ)。基礎(chǔ)埋置在土層內(nèi)深度雖較淺(不足5 m)，但在水下部分較深，如深水中橋墩基礎(chǔ)，稱為深水基礎(chǔ)。除了深水基礎(chǔ)，公路橋梁及人工構(gòu)造物最常用基礎(chǔ)類型是天然地基上的淺基礎(chǔ)，當(dāng)需要設(shè)置深基礎(chǔ)時常采用樁基礎(chǔ)或沉井基礎(chǔ)。

4.3 軟弱地基的處理

在搜集了墩臺設(shè)計所需資料后，我們根據(jù)作用在地基與基礎(chǔ)上的計算荷載的不同特性，以及各種荷載出現(xiàn)的幾率把作用荷載進(jìn)行分類，并將實際可能出現(xiàn)的荷載組合起來，確定設(shè)計時的計算荷載。之后按其可能出現(xiàn)的最不利荷載組合情況進(jìn)行驗算。確定了基底應(yīng)力之后，我們即可根據(jù)收集到的地質(zhì)資料選擇合適的持力層。如果地基承載力不夠時，那么就要對地基進(jìn)行處理。

人工加固軟弱地基按其處理的基本原理大致可歸納為三類。第一類是挖除全部或部分軟弱地基土層，換填壓縮性低、強(qiáng)度高的土，稱為換土或墊層法。第二類是減小土體中的孔隙，使土密實，從而減小土的壓縮性，提高強(qiáng)度，有擠(壓)密法(如砂樁、夯實、振充碎石樁)，砂井預(yù)壓固結(jié)法。第三類是在土中注入或添加凝膠劑，填充孔隙，增強(qiáng)土顆粒間的聯(lián)結(jié)而達(dá)到加固目的，可以稱為液灌注加固法。在選擇地基處理的方法時，我們不要盲目地進(jìn)行選擇，應(yīng)通過工程地質(zhì)勘測和土工試驗，根據(jù)土層條件，結(jié)合上部構(gòu)造物，當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)條件及工程費(fèi)用等，綜合考慮決定處理方案。

5 結(jié)語

當(dāng)?shù)鼗�處理完畢后，我們可以說墩臺設(shè)計的過程結(jié)束了，但是一個完善的墩臺設(shè)計需要有豐富的設(shè)計經(jīng)驗，需要熟練掌握各種力學(xué)、地質(zhì)學(xué)、水文、氣象等方面的知識。同時，橋梁設(shè)計者要善于結(jié)合工程實際分析問題、解決問題，并堅持在橋梁工程設(shè)計中多作總結(jié)，以不斷提高橋梁下部結(jié)構(gòu)質(zhì)量及其使用效果。

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