试析桥梁的下部结构设计

唐俊龙

（湖南　长沙　410000）

试析桥梁的下部结构设计

唐俊龙

（湖南长沙410000）

作为桥梁整体的重要组成部分，桥梁下部结构选型与设计工作的到位与否，直接影响着整个桥梁工程的质量、造价、建设周期以及后期使用。为了确保桥梁安全、稳定，并能充分保障通行车辆与人员安全，达到节约建设资金的目的，必须恰当选择桥梁下部结构形式，合理设计桥梁下部结构。本文简单概叙了下部结构，并简要分析了桥台、桥墩的结构选型与结构设计，以供同仁参考。

桥梁；下部；结构设计

引言

桥梁的下部结构与桥梁整体的质量安全、成本、施工期限和使用情况密不可分。最近几年，常常发生桥面裂开事件，这就是由于使用分离式下部结构时，沉降不均匀造成的。所以桥梁下部结构的设计现在受到越来越多的关注与考虑。在整个桥梁的设计过程中，下部结构的设计对桥梁的整体设计有着较大的影响，下部结构的选型，关系到桥梁的整体外形是否比较统一，外形是否比较美观。桥梁的下部结构在设计时要考虑多个方面：安全性、经济性、施工要求、工程期限、外形美观、交通要求、后期维护工作等。

1　桥梁下部结构选用类型

所谓下部结构，是指支撑桥梁上部结构并将其荷载传递至地基的桥墩、桥台以及基础的总称，其目的在于实现共同受力。在设计桥梁下部结构时，必须综合考虑结构受力、地质结构与条件、水文流速以及河床性质等诸多因素对桥梁的影响力。一般桥梁下部结构选用主要考虑以下几个方面：

1.1桥台结构形式

一般而言，在实际设计过程中桥台多采用轻型桥台、埋置式桥台以及钢筋混凝土薄壁桥台三种构造形式，其各自特点及适用范围见表1。

1.2桥墩结构形式

一般而言，桥墩主要分为重力式桥墩与轻型桥墩，其各自特点如表2所示。

1.3注意事项

①如果河流的填土比较低，且河流流域比较窄，这种情况下，为了降低成本，缩短桥的长度，就可以在离河较近的地区使用钢筋混凝土制成的薄壁墩台，并且在墩台下面放置支撑物，让整个桥梁成为一个框架，保持它的稳定性。②对于柔性排架式墩台，采用预制桩打入的墩台基桩处理方式比较合理。③埋置式桩柱式桥台是将桥台埋在岸上的锥子形状的护坡里，这种桥台分为单排桩式和双排桩式，采用该型式桥台，为保证路基稳定性，不能过多地压缩桥长。④柱子形状的桥墩适应性好，有利于施工，它是地质基础较软时最适用的一种桩基，常见的有两种：a.带盖梁单排桩柱式桥墩，一般用于简支梁桥；b.不带盖梁独柱式桥墩或排柱式桥墩，用于连续现浇箱梁。⑤在选择墩台时需要注意以下问题：a.在选用墩台时，应该尽量减少桩根的数量，以减少因为软基位移而造成的影响，最终达到建造效果，也能尽量控制成本。b.如果桩柱底部接近基岩的话，那么桥梁的承载能力也就接近设计的要求了，在这种情况下，就无须继续深入了。但当承载力不足时，应考虑改用摩擦桩代替岩柱桩。

表1　桥台结构形式分析

表2　钻孔灌注桩施工存在问题分析

2　桥梁下部结构的设计

在设计桥梁下部结构时，设计人员一定要从实际出发的原则，实地考察地址、地貌情况，兼顾到桥梁的施工的难易度，不仅要保障桥梁的质量还要注意节约工程造价，减少工期，同时也能兼顾到美观。

2.1桥墩的设计

在设计桥高低于40m的桥梁时，往往使用柱式桥墩与Y型薄壁墩。柱式桥墩主要是由圆柱墩与方柱墩组成，这两种桥墩在平原地区比较多见。从外观的角度来说，方柱墩可以协调上部结构与下部结构，使之较为统一，看起来比较美观，且从受力角度来看，方柱墩的抗弯刚度要远远大于圆柱墩。Y型薄壁墩在实际应用时主要是以独柱双支座的形式出现的，它的施工难度较大，较为复杂，但其外形美观。Y型薄壁墩在地形陡峭的山区运用较多，因为在其建造过程中，施工队伍只需要搭建一个支架，准备一套末端就可以建成，在山区有着非常便利的优势。桥墩的选择具体如何还是需要根据实际的环境条件分析，再由设计人员设计选择。

2.2高墩的设计

对于大于50m的桥墩我们不仅仅考虑强度，还需进行稳定性的计算。因为《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中有关偏心受压柱的说明指出了：当10/h＞30时，构件就从材料的损坏变成了稳定性的损坏。在这个条件中，10指的是受压柱的有效长度，在0.5～2这个范围间，桥墩的高度有变动的话，应该怎么选取是和桥梁的上部结构的重量、具体施工状况和上部构造与桥墩的链接有关系的。桥墩的厚度在2m以上的时候，成本就会增加，所以，在桥墩的类型选择上，空心墩比实体的更具优势。但使用空心桥墩也注意到：当桥墩的高度大于65m时，那么桥梁就需要适度的放坡，以确定桥梁的安全稳定，同时对建筑材料却会造成较大的浪费。

2.3桥墩与路幅

我国现如今大力开发西部地区高速公路的建设，设计者眼光也是展望的更为长远，对于山区的高速公路的选址，路线会更注重减少对土地的侵占已达到不破坏当地生态环境的目的，所以选择整体式路基较为普遍，但当遇到隧道时，分离式路基才会被采用。在设计整体式路基的桥梁时，一般选用双幅桥，双幅桥的下部结构按照分幅来单独进行设计。而桥墩高的长桥，一般选用双幅两柱的整体式路基。比起双幅四柱，双幅两柱可以减少施工工作量。

2.4桥台的设计

对桥台进行设计的时候，上文提到的埋置式桥台为重力式桥台其中的一种类型。现我国桥梁设计中大多采用到的为重力式U型台和埋置式肋板台。设计重力式U型台的时候需要将地理状况等因素考虑在内，其设计高度应该维持在10m范围，且翼墙尾端上部伸入路堤不小于0.75m，填土高度不应大于5m。埋置式肋板台的应用更为广泛，但是填土高度应该低于10m。且群桩肋板式桥台能够承受的水平荷载很大，并且其水平可抗刚度也较强，因此在软土以及山区建造桥梁时经常被采用。

3　结束语

总的说来，在桥梁的整个施工过程中，下部结构的设计与选型对于桥梁的质量安全、经济建设具有重要作用。为了提升桥梁运行的安全性、可靠性及耐久性，广大桥梁设计人员不仅要充分掌握桥梁的设计理念、计算方法以及工艺流程，还应具备一定的地理、地质基础知识。设计出更为科学、合理、可行、实用的方案的同时还得加大自我创新意识，从而推动我国桥梁工程建设的顺利、快速发展，使中国桥梁迅速赶上发达国家的最先进水平。

[1]罗余良.讨论桥梁下部结构的选型及设计[J].河南建材，2010（1）：126～ 127.

[2]史国良.浅谈桥梁下部结构的选型及设计[J].黑龙江交通科技，2007，33（3）：58～59.

[3]于鹏.探讨桥梁下部结构的设计及施工[J].黑龙江交通科技，2013（6）：139.

[4]宋述评，张世友.浅谈重力式桥台[J].黑龙江交通科技，2010（12）：81.

U442.5

A

1673-0038（2015）08-0026-02

2015-2-1

唐俊龙（1988-），男，本科，主要从事项目施工技术及合约管理工作。