桥梁下部结构的设计探讨

摘要：随着我国社会经济的不断发展，科学技术的迅速进步，使得我国内部各项基础设施建设得到了大幅度的提高，而交通建设作为我国的基础设施重点建设项目之一，在发展的过程中，存在着许多的问题和不足。本文作者通过对桥梁下部结构设计进行探讨，希望为桥梁设计事业微尽绵力。

关键词：桥梁；下部结构；设计

一、桥梁下部结构设计中型式的选择

对于桥梁下部结构设计中型式的选择，要采用空间理论对桥梁的整体进行充分的分析，并要考虑到受力的综合性情况，以概率统计理论为基础的极限状态设计理论，进一步的反映出桥梁设计规划，使桥梁设计的安全度达到最为安全的保证。

1.桥梁下部结构设计中的钢筋混凝土墩台

在对桥梁下部结构进行设计过程中选用钢筋混凝土墩台时，是在填土不高、河床不宽的条件下进行的，主要是为了能够在建筑的过程中能够减少时间、节省造价，这种型式通常情况下都会在墩台的下方设置支撑梁，以此来稳定整个桥墩的稳定性，并且保持受重力的平衡。

2.桥梁下部结构设计中的柔性排架式墩台

在对桥梁下部结构进行设计过程中选用柔性排架式墩台时，是我国当前在进行桥梁建设中应用较为少见的，已经逐渐的被新型式的建筑取缔，但是，在许多较为老式的多孔小跨径桥还在应用。

3.桥梁下部结构设计中的埋置式桩柱桥台

在对桥梁下部结构进行设计过程中选用埋置式桩柱桥台时，一般都是设置在岸上，使得桥台的身体能够埋入锥形的护坡中，通常情况下有两种：一种是单排桩柱式桥台；另一种是双排桩柱式桥台。

4.桥梁下部结构设计中的柱式桥墩

在对桥梁下部结构进行设计过程中选用柱式桥墩时，都会考虑到桥梁建设的主体结构型式，在应用的时候要充分的认清软硬基，一般分为带盖梁单排桩柱式桥墩和不带盖梁单排桩柱式桥墩。

二、桥梁下部的结构设计

1.桥墩 高度小于40m的桥墩多采用柱式墩（最常用）和Y型薄壁墩，前者有圆柱与方柱之分。外观质量在圆柱施工中不难控制，和桩基也方便衔接，大多应用于平原地区。从美观而言，方柱有视线诱导性和棱角，和上构梁体协调，相对美观。以受力角度来讲，在方柱与圆柱有相等截面积的条件下，方柱抗弯刚度要比圆柱大，受力较于圆柱更优。体系是连续刚构时，方柱能够经过对两个方向的尺寸进行调整，从而调整墩柱的刚度，满足调整墩柱受力的需要。圆柱为各向同性，进行调整，其效果相对较差。方柱的缺点是墩柱和桩基间要经过桩帽连接，加之山区桥梁地面横坡较陡，不仅增加了工程数量和柱帽结构，而且加大了挖方工程量。在设计中，选用方柱或圆柱要综合考虑墩高、地形和上构结构形式。Y型墩薄壁是独柱双支座的一种墩型，相对美观却施工较复杂。由于墩高较矮时，既不美观又未有简便施工，很少使用。墩高较高时，Y型薄壁墩施工仅要一套模板，搭一个支架，在有大量模板需求和地面横坡相对陡的山区桥梁，Y型薄壁墩有明显优势。此外使用双柱墩时，因两个墩柱高度相差大，线刚度EI/L差距大，造成一个墩两个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型承托节约材料相对不多，施工也麻烦，最好设计成实体，这也是可以考虑的。无论外形怎样，在墩高较高时，使用Y型墩薄壁是相对适合的。

2.高墩 通常强度控制矮桥墩的设计，然而，在有相对高的墩高的时候，一定要想到桥墩的稳定问题。“当l0/h>30时，构件已由材料破坏变为失稳破坏。这是《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）中关于偏心受压柱条文说明5.3.10条指出的。其中，l0是受压柱的有效长度，在0.5到2倍墩高范围内变化时，到底如何取值，这和上构重量、施工情况以及墩柱的支承刚度也就是上构与墩柱的连接方式有关。众多的计算实验说明对于多跨T梁桥（先简支后连续以及先简支后刚构）而言，l0=1.2-1.43l是墩柱的有效长度，其高度是l，当l=40m同使用矩形截面的情况下，h≥1.2-1.43×40/30=1.6-1.907m，在h=50m时，h≥2-2.383m。墩厚在两米以上时，实心矩形截面的经济性会减少，因此能够取得一个结论，即墩柱为材料破坏时，使用实心矩形截面，它的高度最好在50m以下，然而墩高在50m以上时，最好使用空心薄壁墩截面。使用空心薄壁墩，墩高大于65m左右时顺桥向要考虑放坡，由于在采用等宽尺寸的情况时，即便是有可操作的施工条件，然而为了确保桥墩的稳定性，帽梁与墩柱势必会加大尺寸，这样一来，将浪费相对大的材料。

3.桥墩与路幅的关系 山区高速公路既有整体式路基也有分离式路基。当前，路线选线注重的理念是环保，注重的是减少占地，大多设置的是整体式路基，只有中长隧道等采用分离式路基。整体式路基的双幅桥，通常下构按分幅单独设计，也就是双幅四柱。至于高墩长桥，整体式下构也就是双幅两柱是一种相对较好的选择。相比于双幅四柱，若桥墩截面积和横向宽度相当，整体式下构横向与纵向刚度为分幅设置的2倍以上，不仅能够减少开挖而且可以减少墩顶变位。显然，整体式下构帽梁跨度相对大时，鉴于车辆双向行驶时扭矩影响，要设置较强大的帽梁。一座桥到底使用整体式下构抑或是分幅下构，要综合考虑诸如地质、墩高和水文等多种因素。

4.桥台 山区高速公路桥梁桥台通常使用重力式U型台（最常用）、肋板台以及桩柱式台。山区桥梁U台的明显特点是横向，纵向横坡陡。在设计时按照地形分台阶，U台的高度最好控制在10m。因为桩柱式桥台抗推刚度小，在联长较长，台后填土高度相对高时，最好不使用，通常联长以及台后填土高度最好分别控制在150米以内以及5m以下。埋置式肋板台的适应范围较广，然而，最好不要高于12m。山区高速公路桥梁纵向地形较陡，通常不可以设置锥坡，此时使用桩柱式或肋板台会有很大的约束性。在没有较好地质时，将产生U台下设置桩基的状况。

三、施工中下部结构技术问题的处理

1.桩长变更

地质钻探资料仅反映局部地质情况，加之钻探描述与实际桩孔地质有所出入。因此，桩底碰到岩面难以钻进，地质较好时，应允许对桩长进行变更，但必须要求设计人员、监理人员根据岩层实际强度调整计算，设计者既不能轻易变更桩长，又要避免过于保守，在满足承载力情况下应进行桩长调整，以便节约成本。

2.沉淀层厚度指标选用分析

a）不要对沉淀层要求的太小，施工中难以控制。

b）清底系数m0值对桩长影响较大，以0.3d～0.4d为宜，个别桩底沉淀层厚度超标的，浇筑前可用反循环清孔法进行清孔。

3.断桩处理

桩底设素混凝土段对底层断桩处理有很大帮助，对于上层断桩，可用挖孔接桩法处理，对于中层断桩，有的桩不允许浇筑失败，应重点控制。

4.横系梁、承台功能讨论

横系梁的主要功能是为了联结墩柱时调偏，同时增大桩的横向整体性，桥墩不高时，可以取消；较高时，也可将系梁提到施工水位以上，减少围堰费用和困难。承台的主要作用是联结群桩，有些群桩承台结构可考虑用大直径的独桩结构代替，以降低工程造价。

四、结语

对于桥梁的设计，是桥梁建设过程中的一个重要环节，是保证桥梁达到预期目的/e56c0486-3e3d-48f6-8c98-d32a4a4d67f0" target="_blank" class="' + GetCookie("aa13") + '">WinPhone AppWinPhone移动终端专用'; } if ('') { html += 'Win8 AppWin8 App终端专用'; htmlFooter += 'Win8 AppWin8 App终端专用'; } if ('') { html += 'Android PhoneAndroid移动终端专用'; htmlFooter += 'Android PhoneAndroid移动终端专用'; } if ('') { html += 'Android PadAndroid移动终端专用'; htmlFooter += 'Android PadAndroid移动终端专用'; } if ('') { html += 'iPhone苹果移动终端专用'; htmlFooter += 'iPhone苹果移动终端专用'; } if ('') { 的重要手段。特别是对桥梁下部结构设计，更是所有设计之中的重中之重，是桥梁承载力的体现，是桥梁保证安全建设的一项重要内容。因此，重视公路桥梁下部结构设计对于现实生活具有重要的意义。

参考文献：

[1]罗余良.讨论桥梁下部结构的选型及设计.河南建材，2010.

[2]邵容光. 结构设计原理[M ] 北京： 人民交通出版社， 1986.

[3]马尔立. 公路桥梁墩台设计与施工[M ] 北京： 人民交通出版.2003.