日本钢制桥墩简述

刘家兴王为刘晓平

摘要：我国近年来经济发展迅速，国民收入快速增长，汽车走进了普通百姓家庭。但与汽车快速普及相比，城市道路发展相对滞后，交通压力越来越大，一些大城市陆续开始建设高架快速交通，增加城市道路。根据以往的经验和我国国情，桥墩几乎都是选用混凝土桥墩，并在我们的道路建设实际工程中大量应用，但是城市道路本身的特点对混凝土桥墩也提出很多制约。

关键词：日本；钢制桥墩；设计

Abstract: In recent years, for the rapid economic development and the growth of national income, car enters into the ordinary family. However, compared with cars rapid spread, the urban road development is relatively slow, bringing more and more pressure for traffic. In some of the big cities, there has started to build elevated fast traffic to increase the urban roads. Based on the past experience and the actual situation in China, concrete bridge pier is almost the first choice for pier, and has been widely applied in in practical engineering. However, the characteristics of urban road itself leas many constraints of concrete bridge pier.

Keywords: Japan; steel pier; design

中图分类号: U448.36文献标识码：A文章编号：

我们的邻国日本在城市道路建设上，为应对城市道路狭窄，周边建筑物情况复杂，对施工工期和对道路交通影响要求严格，日本地震频发的不利因素，广泛采用钢制桥墩，工厂预制化程度高，施工上进度大为加快。工地作业及对交通的影响大为减少，在工程实践中并取得很好的效果，近些年又出现一种新型的钢混复合结构桥墩，都非常值得我们借鉴，对提高我国桥梁建设很有帮助，以下对日本的钢制桥墩设计要点进行简介。

1．日本钢制桥墩的设计思想

1.1桥墩的形状：

（1）由于钢材自身特性易于加工，搬运，钢制桥墩可以制成下面多种结构，适用不同道路状况。

（2）基本形状：L型，T型，门型，H型，组合型（多层钢制桥墩，用于立交枢纽）

1.2设计荷重：

（1）主荷重：上部工及桥墩自身荷重，上部工车辆荷重，车辆冲击荷重。

（2）从荷重：温度变化影响，风荷重（上部工+桥墩自身），地震产生的水平荷重。

（3）其他荷重：车辆撞击荷重，地盘沉降影响，施工荷重等。

（4）以上荷重组合是会考虑到一些安全系数，如地震时系数k=1.5。

1.3梁，柱断面设计要点：

（1）矩形作为梁，柱的标准断面，大型圆形柱断面由于加工复杂，使用较少。

（2）由于柱同时受到巨大的轴压力和弯矩，为提高桥墩刚度，柱断面统一采用基部最大断面，腹板和翼缘的板厚要相当，并且柱内必须浇筑混凝土，高度为全柱高30%以上，同时还要考虑高于路面车辆撞击荷重的位置。

（3）为避免横梁产生过大的变形量，在选用高强度钢材是要特别注意。

（4）考虑到横梁的排水和与上部工支座安装便利，横梁表面应平行于上部工路面。

（5）在构造解析，断面计算时，考虑到有剪力滞效应，对翼缘和腹板必须考虑用有效断面计算。

（6）为防止板材的局部失稳，在翼缘和腹板必须配置隔板和加强肋板，并对补刚板的刚度和母材的刚度进行比较，满足必要刚比。另外有些补刚用的板材也可以参加断面计算。

（7）在上部工支座正下方的横梁内必须设置刚性隔板，另外为使上部工的集中力平滑向下传递，在支座周围要设置加强肋板。

1.4隅角部（刚域）的设计 （1）柱与梁相交处的隅角部（刚域）的受力复杂，结构关键，此处剪力滞的影响更为显著，

计算时必须给予考虑。

（2）柱和梁的纵向加劲肋在隅角部禁止象一般部那样通过过焊孔穿过横隔板，在断面计算时翼缘

和腹板的纵向加劲肋在截面强度计算时均不能考虑，并且规定翼缘板厚不得小于腹板板厚，

所以隅角部附近的板厚显著大于一般部的板厚。

（3）为了防止隅角部附近产生应力集中，在腹板的角部进行圆倒角。

（4）隅角部受力复杂，断面力卓越，翼缘和腹板的熔接全部采用等断面强度熔接，并对焊缝进行

打磨，减小应力集中。

1.5桥墩基部的设计：

（1）在进行构造物解析时，要根据地盘的条件，上部下部工结合条件等，把桥墩基部设置为固定或具有阻尼的边界条件。

（2）通过柱基部四周配置的锚固螺栓，把桥墩的作用力平滑地传递到下部基础。通常采用直接定着方式。

（3）桥墩基部的设计要考虑大地震的影响，考虑锚固螺栓进入塑性的耐力计算。

（4）桥墩基部的锚固螺栓耐力要求大于桥墩柱断面耐力。强度钢材是要特别注意。

（5）当基础混凝土受到锚固螺栓的拉力导致剪断破坏时，可考虑增配补强铁筋。

1.6桥墩的推到分析和地震动力学解析：

由于日本地震频发，所以对桥墩都要进行桥墩的推到分析和地震动力学解析，该部分通常委托另外部门独立分析，在此不做复述。

二、结束语

近年来，在原来钢桥墩的基础上，日本在城市道路建设上，又开始采用钢混复合型桥墩，对于桥柱需要较大刚性的部分用混凝土浇筑，而横梁和隅角部采用钢制构造，然后通过在隅角部设置定着钢板，定着铁筋实现与混凝土桥柱刚接，传递弯矩，轴力，剪断力。这种结构综合了钢制桥墩和混凝土桥墩的各自优点，可以制造出大跨径和复杂结构的横梁，又充分利用了混凝土柱大刚性，耐腐蚀，低成本的特点，有很高的经济价值。虽然在设计和施工上还存在一些困难，但也未城市道路的发展提出新的思路，很值得我们的借鉴。

随着我国经济的发展，国内钢材产量不断上升，钢材的品种和质量的提高，目前已基本具备了建设钢制桥墩的经济基础。在应对城市日益拥堵的交通上，可以适当借鉴日本钢制桥墩的做法，发展我们的立体交通，发挥钢制桥墩在城市道路建设的优点。