高速公路薄壁式桥台和扶壁式桥台的比较

王 宏 民

(山西省交通科学研究院，山西 太原 030006)

高速公路薄壁式桥台和扶壁式桥台的比较

王 宏 民

(山西省交通科学研究院，山西 太原 030006)

从设计和施工两个方面对目前高速公路单孔桥梁常用的薄壁式桥台和扶壁式桥台进行了综合性比较，并结合山西省的实际情况，对桥台形式的发展方向作了研究，以促进公路桥梁的快速发展。

薄壁台，扶壁台，使用条件，结构形式

改革开放以来，随着我国基础设施建设的蓬勃发展，我省公路桥梁建设事业也取得了瞩目成绩，桥梁的数量和形式都有了飞速的发展，下部墩台的结构形式也是多种多样，就目前情况看，高速公路单孔桥梁常用的桥台形式主要有圆柱式、肋板式、薄壁式、扶壁式和重力式五大类，但圆柱式和肋板式桥台由于受台前锥坡的影响，对孔径压缩比较大，泄洪和通行能力大打折扣，重力式桥台自身重力大对地基要求高，使用条件受限，故目前被广泛采用的单孔桥梁桥台形式为薄壁和扶壁式两种，多用于高速公路通道桥。

1 使用条件比较

1.1 地质条件

普通地质条件下薄壁式和扶壁式桥台都是比较适用的，两种桥台均承受台后较大的土压力，桥台基础可采用钻孔灌注桩基础或者扩大基础。但对于软土地基扶壁式桥台具有很大的优越性，双排或者多排群桩基础可有效的抵抗台后高填土产生的土压力和不均匀沉降，避免台身沿纵向开裂和倾覆破坏，而薄壁式桥台为单排桩基础，在软土条件下很容易产生水平位移和沉降。

1.2 桥位、桥形条件

选择单孔桥梁跨越的障碍物一般都不是很大，高速公路设计中多为小沟小河或者是县乡道路，较小的跨径比较经济合理，采用台前为竖直面的薄壁和扶壁式桥台消除了台前锥坡对桥下孔径的侵占，桥下空间得到了充分有效的利用，既满足了使用功能，又节约了工程造价。桥梁跨径一般控制在20 m以内，上部结构为8 m，10 m，13 m，16 m空心板，较小的梁高有利于桥下净空的要求，特殊地段可采用20 m空心板或者小箱梁，如孔径大，上部荷载和结构尺寸将大幅增加，直接导致桥台结构尺寸的加大和桥下净空的减小，技术上、经济上均不再合理。

1.3 台后填土高度

根据计算分析和以往工程实践证明，当桥台后填土高度小于5 m，上部跨径小于16 m时，选用薄壁式桥台技术可行、经济合理，当填土高度大于5 m，跨径大于16 m时，传统薄壁台经常在台身处产生横向裂缝，此时选用扶壁式桥台比较安全。

2 结构形式比较

2.1 构造尺寸比较

薄壁台和扶壁台的结构尺寸如图1，图2所示，两者在台帽、耳背墙、牛腿、台身、承台高度和桩基直径上尺寸基本相同或相近，差异很小。主要区别在于薄壁台在承台底设有支撑梁，桩基为单排构造，而扶壁台在台身后设有梯形扶壁，桩基础为双排群桩，承台体积相差很大。

2.2 受力比较

薄壁台和扶壁台都属于轻型桥台，传统薄壁台通过设置支撑梁与桥台及上部结构形成四铰框架结构来受力，承受上部荷载和抵抗台后土压力，支撑梁能有效平衡土压力对桩顶处的弯矩。扶壁式桥台是个空间框架结构，由扶壁式挡土墙演变而来，以群桩承台抵抗垂直及水平荷载的共同作用力，通过受力分配后桩顶力和弯矩分摊到多根桩上，降低了单桩顶力，减少了弯矩配筋，同时特有的扶壁构造可以通过“后拉”的作用配合台身共同抵抗台后土压力，降低了台身弯矩，减少了配筋，故扶壁台较薄壁台可以做的更高。

2.3 工程数量比较

结合图1，图2中尺寸数据，以常见的26 m宽高速公路为例，台高5 m，20 m长嵌岩桩基础，取半幅桥台计算对比，两者的工程数量差值如表1所示。

表1 工程数量对比表

通过计算对比，同等跨径、桥台高度条件下，半幅扶壁台比薄壁台仅混凝土数量上就高出138.8 m3，全桥共高出555.2 m3，单从此点看，薄壁台具有明显优势，节约工程造价。

2.4 结构配筋比较

薄壁台通过台身和桩基承受上部荷载抵抗台后土压力，台身底部和桩基顶部承受的弯矩最大，配筋较多；而扶壁台由于特有的扶壁构造和台身共同抵抗土压力，土压力对台身和桩基产生的水平分力大大减少，群桩基础又对传递下来的竖向和水平荷载进行了分摊，故台身和基础弯矩较小、配筋较少。

3 施工方法比较

两种桥台都属于钢筋混凝土结构，现场支模、现场浇筑混凝土，施工方法比较简单，差别是扶壁台较薄壁台结构复杂，模板配置较多，桩基数量翻倍，承台体积大，混凝土数量较多，台背回填受多道扶壁影响压实施工不方便，大型机具无法作业，回填质量不容易保证。

4 结语

通过以上多方面比较，薄壁式桥台具有构造简单、受力明确、施工方便、工程量小和造价低廉的优势，但台高不宜大于5 m，在软土地基等特殊地质条件下使用受限。扶壁式桥台相对构造较多、受力复杂、施工方便、工程量较大、造价较高，但台高可做到8 m，有效提高了桥下净空，跨径适用范围也更大，且适用于软土等特殊地质条件，基于上述原因我省目前采用较多的还是薄壁式桥台，而扶壁台则多见于南方地区。

随着我国公路交通建设的蓬勃发展和科学技术的不断创新，今后会有更多更合理的桥台形式出现，是否可以结合薄壁台和扶壁台的优缺点折中创造一种新的桥台形式，比如铁路桥中的耳墙式桥台和一字形桥台，通过将矩形台身前竖直面改变为大比例斜坡变为梯形，以近似整体肋板的构造抵抗土压力，而自身斜坡侵占跨径很小，同时还加厚了台身厚度，配合群桩基础提高抗水平荷载能力，台后大耳墙的设置不仅挡土也平衡了部分土压力，最大的好处是取消了扶壁构造，提高了桥台高度，设计和施工均比较简单，可作为一个比较好的折中方案。

[1] JTG D60—2004，公路桥涵设计通用规范[S].

On comparison between thin-wall pier and buttressed pier on expressways

Wang Hongmin

(ShanxiCommunicationsScienceInstitute,Taiyuan030006,China)

From the design and the construction, the paper has the comprehensive comparison between thin-wall pier and buttressed pier which are commonly used in the single-arch bridges on expressways, and researches the development of the pier forms by combining with the circumstances in Shanxi Province, so as to enhance the speedy development of roads and bridges.

thin-wall pier, buttressed pier, conditions, structural type

2015-06-23

王宏民(1982- )，男，工程师

1009-6825(2015)25-0174-02

U443.21

A