浅谈桥梁下部结构设计

摘要：随着我国交通建设的飞速发展，各种桥梁工程日益增多，作为桥梁建设的基础，桥梁下部结构的设计不仅关系到结构的安全，而且对工程造价、工程质量及后期使用都有较大的影响。本文将主要针对桥梁下部结构型式选用、桥梁下部的结构设计、下部结构配筋的设计以及施工过程中的问题处理进行简要分析。

关键词：桥梁；下部结构；设计；施工技术

中图分类号：K928文献标识码： A

引言

近年来，随着经济的发展，我国的经济建设取得了非常大的进步。与其相对应的，我国的桥梁工程建设也在此过程中不断的发展着。在桥梁工程的建设中，桥梁下部结构的设计具有非常重要的作用。设计的好坏，将会直接影响着桥梁的安全和质量。进行合理的桥梁下部结构设计，可以使桥梁的上下结构协调一致，从而共同保证桥梁的整体质量。如果设计的不好，将会使桥梁的上部和下部无法进行有效的协调，从而就增加了桥梁的不稳定因素。为桥梁的安全和质量事故埋下了很多的隐患。在进行桥梁的下部结构设计时，一定要考虑到各种影响因素，保证桥梁的下部结构设计符合质量要求。

一、桥梁下部结构型式选用

1、桥墩型式

桥墩的分类方式很多，按受力不同可分为重力式桥墩和轻型桥墩;而按其结构构造可分为重力式实体桥墩、薄壁墩、空心墩、柱式墩、排架墩、框架墩等。

2、桥台结构型式

2.1轻型桥台

轻型桥台适用于小跨径桥梁，与轻型桥墩配合使用时桥跨孔数最多应在3个以下，并且桥梁整体长度最好控制在20m内，单孔跨径应小于13m。桥台台身为直立的薄壁墙且体积小、两侧有用以挡土的侧墙是轻型桥台的主要特点。可在两桥台下部设置钢筋混凝土用以支撑梁，上部结构应利用锚栓与桥台连接，构成四铰框架结构系统，并借助两端后台的土压力来保持系统稳定。

2.2钢筋混凝土薄壁桥台

钢筋混凝土薄壁桥台常用的形式有撑墙式、扶壁式和及箱式等几种，由带扶壁的侧墙、前墙以及水平底板而构成。台顶一般由竖直小墙和支于扶壁上的水平板构成，其作用是支承桥跨结构，挡土墙则是由前墙和间距为2．5-3．5m的扶壁组成。此种桥台适用于填土较低以及河床较窄的软底地基，其构造较为复杂，施工工艺难度较大，且钢筋使用量较大。

二、桥梁下部的结构设计

1、桥墩结构的设计

桥墩的选择多采用Y型薄壁墩和柱式墩，柱式墩又分方柱和圆柱，圆柱在外观质量施工上较为简便，因此广泛应用于平原地区，方柱在棱角以及视线诱导性，比较美观。就受力方面而言，在圆柱截面积与方柱截面积相同的条件下，圆柱抗弯能力小于方柱抗弯能力，方柱受力较于圆柱，方柱更好。但方柱具有墩柱和桩基间要通过帽连接的缺点，如果施工属山区，桥梁地面横坡较陡峭，还增加了柱帽结构和工程数量、加大挖方的工程量。在桥墩设计中，要充分考虑到地形、墩高以及上构结构型式。Y型薄壁墩比较美观但施工较为复杂，如墩高较高时，Y型薄壁墩施工只需要一套模板以及一个支架，Y型薄壁墩适用于地面横坡较陡但有大量模板需求的山区桥梁建设，当桥墩较矮时，桥墩则会不仅不美观还未有简单施工，因此很少被采用。

2、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。道路选则重视的理念是环保、削减占地，很多设计的是整体式路基，只有中长地道等采用分离式路基外。整体式路基的双幅桥，一般下构按分幅独自设计，也即是双幅四柱。至于高墩长桥，整体式下构也即是双幅两柱是一种相对较好的挑选。比较于双幅四柱，若桥墩截面积和横向宽度适当，整体式下构横向与纵向刚度为分幅设置的2倍以上，不光可以削减开挖并且可以削减墩顶变位。整体式下构帽梁跨度相对大时，鉴于车辆双向行进时扭矩影响，要设置较强壮的帽梁。一座桥究竟运用整体式下构抑或是分幅下构，要归纳思考诸如地质、墩高和水文等多种因素。

3、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i0/h＞30时，构件已由材料破坏变为失稳破坏。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，i0=1.2－1.43i是墩柱的有效长度，其高度是i，当i=40m同时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，它的高度要在50m以下，而墩高在50m以上时，要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，为了确保桥墩的稳定，帽梁与墩柱势必会加大尺寸，这样会浪费更大的材料。

三、下部结构配筋的设计

1、盖梁配筋

盖梁配筋要选择科学的计算方法，对桥梁结构布局详细掌握后才能设计配筋方案。对于盖梁来说，其配筋设计要考虑裂缝、沉降等结构出现的病害，对钢筋的使用位置、形状、型号等合理选用。如：盖梁抗剪设计中对混凝土及箍筋承担剪力的比例均给予明确的规定，以协调分担各个结构的受力。

2、桩基配筋

对于桩基各截面的配筋，从理论上来说应根据桩内弯矩包络图进行计算布置。通常是根据最大负弯矩处进行配筋，从桩顶一直伸到最大负弯矩一半处以下一定锚固长度位置，减少一半配筋再一直伸至弯矩为零以下一定锚固长度位置，再以下为素混凝土，对于软基，桩主筋最好穿过软土层。在桩基变形较大的情况下，计算应同时考虑桩土特性及受力条件，以整体体系来分析桩的受力模式。当桩基水平变形量超出“m”法的限制范围时，地基土抗力系数m值宜采用实测值。由于“m”法基本假定与大变形量桩基受力模式存在偏差，也可以考虑其它更接近于该类桩基受力模式的计算方法进行对比计算。

四、施工过程中的问题处理

1、断桩的解决方式

解决上层断桩问题可以用挖孔接桩法，而中层断桩处理起来较为费时费力，所以一定要重点掌控，而底层则可以可设置素混凝土段，这样可以更好的对底层断桩进行处理。

2、承台、横系梁功能的探讨

连结群桩是承台的主要功能，承台型式可以在一些旧桥拆除后遇到老桥桩时灵活选取运用；横系梁的主要作用是增加桩的横向整体性，并且也是为能够在连结墩柱时调偏。桥墩较高时，可以将横系梁往上提；而在桥墩不高时，也可以取消，能够减少防护、减少开挖的费用和困难。

3、沉淀层厚度指标的选用

对沉淀层的要求要适当，方便施工过程中的控制；对桩长有比较大的影响的是清底系数的m值，一般在0.3-0.4之间比较适合。其中有些桩底的沉淀层厚度会有超标的状况发生，在浇筑之前要运用反循环清孔法清孔。

4、按需调整桩长

地质钻探资料仅仅只是反映了部分地质情形，而通常钻探描述都会与实践桩孔地质有所不同。设计人员或者监理人员应根据具体问题来分析，在桩底遇到岩面或者大孤石等无法钻进时，应允许进行变更桩长。但是设计者也不能随意改变桩长的长度，只有在承载力允许的情况下才能够对桩长进行变更。

结束语

桥梁下部结构的设计对于桥梁的整体质量具有十分重要的意义，加强桥梁下部结构的设计能够很好的保证桥梁的安全，保证桥梁的运行质量和寿命。但是对于我国目前在桥梁下部结构设计上的现状，以及我国在桥梁安全事故上的问题，政府和学界都应该鼓励在这方面进行研究，促使我国桥梁下部结构的设计更完善，促使桥梁工程的质量得到提升。

参考文献

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