桥梁下部结构的设计探讨

时间:2022-08-15 06:36:05

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.

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