试析公路桥梁下部结构的设计

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摘要：桥梁下部结构的设计直接关系到公路工程的质量、工期、使用以及造价，本文就当前大多数桥梁下部结构设计中的几个问题进行简要探讨：桥台的型式、桥墩的型式、施工过程中的技术问题。

关键词：桥台 桥墩 施工

桥梁下部结构是桥梁结构中的重中之重， 其设计合理与否直接影响到整个桥梁的造价与安全性。桥梁下部结构设计得当，有利于公路桥梁的顺利完成，对于工程造价也有非常重要的影响。

一、桥台的型式

桥台一般指的是位于桥梁两端并与路基相连接的支撑上部结构与承受桥头填土侧压力的构造物。有以下四种型式：

1、实体式桥台

重力式桥台根据桥台高度、地形条件以及桥梁跨径的不同，可以有一字式桥台、八字式桥台、U形桥台等。其中U形桥台的构造较为简单，在平面上呈现U字形，基底承压面积较大，应力比较少，但其缺点是桥台内的填土容易积水。

2、轻型桥台

轻型桥台有箱式、撑墙式、悬臂式、扶壁式等多种型式。通常情况下，用模板较多的是箱式与撑墙式。而使用钢与混凝土较多的是悬臂式。支撑梁轻型桥台少跨或者单跨的小跨径桥，在条件允许的情形下，可以在台和墩之间或者轻型桥台间，设立三到五根不等支撑梁。支撑梁设在河床铺砌线或者冲刷线一下的地方。

3、埋置式桥台

埋置式桥台有后倾式和直立式两种。前者台身重心向后，使之平衡台后填土时的倾覆力；后者无需设翼墙，台身置于台前溜坡内，由路堤和台帽两端耳墙衔接。埋置式桥台圬工较省，但由于溜坡深入桥孔，缩减了河道，通常就需要增加桥的长度，比较适合在桥头浅滩使用。

4、组合式桥台

组合桥台有两种，过梁式与锚定板式。桥墩和桥台的受力一样，桥台与挡土墙用梁结合在一起的是过梁式组合桥台；锚定板式又分为两种形式，结合式与分离式。前者的台身和锚定板结构结合在一起，台身在做了挡土板的同时又做了立柱；后者台身与挡土结构、锚定板是分开的，台身承受上部结构传来的水平力与竖向力[1]。

二、桥墩的型式

在两孔和两孔以上的桥梁中除去两端和路堤的衔接的桥台外剩下的中间支撑结构即称为桥墩。桥墩有多种型式，如柱式墩、薄壁墩、实体墩、柔性墩、空心桥墩等。

1、柱式墩

柱式墩通常是由柱式墩身、盖梁以及承台构成的。其优点主要是能够减少墩身的重量，节省圬工材料，具有观赏性。因其强度与刚度都比较大，所以在有流冰或者漂流物的河流都可以使用。

2、薄壁墩

薄壁墩主要有三大类：V形墩、钢筋混凝土薄壁墩、双壁墩。它们有一个共同的优点就是较为节俭材料、同时也能减轻自量。V形墩能够在间接的减少主梁的跨度的同时减少跨中弯矩，适宜建造大跨度桥；双壁墩能够增加桥墩的刚度，减少主梁支点负弯矩，使得桥梁看起来更具欣赏性。

3、实体墩

重力式桥墩的稳定与强度是依靠墩身的重量来平衡外力的。其建造方式主要是用混凝土预制块和料石与浆砌块石砌筑，或者是采用C15及以上的片石混凝土浇筑。其整体刚度大，承重性与抗倾覆性好，但桥墩自身重量大，容易使桥梁的重量加大。

4、柔性墩

柔性墩整体的刚度较小，在墩顶水平推力的作用下会发生比较大的水平位移。柔性墩有一个很大的优点就是，因为桥墩的水平推力都是按各墩的刚度分配好的，所以分配到每个柔性墩上的水平推力都比较小[2]。

5、空心桥墩

空心式桥墩通常采用的是普通混凝土或者钢筋混凝土结构。其优点是施工速度较快、质量高，也较为节俭模板；但其抗冲击力差，不适合在水流冲击力大或者流水中夹带泥沙和冰块河流中使用。

三、施工过程中的问题处理

1、断桩的解决方式

用挖孔接桩法可以解决上层断桩问题，而中层断桩处理起来费事费时，应要重点掌控，至于底层则可以可设置素混凝土段，这样有助于底层断桩的处理。

2、承台、横系梁功能的探讨

承台的主要功能是连结群桩，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，同时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，又可以取消，能够减少开挖、减少防护的费用及困难。

3、沉淀层厚度指标的选用

对沉淀层的要求要适宜，便于施工过程中的控制；对桩长有比较大的影响的是清底系数的m值，通常在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情况发生，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具体问题具体分析，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。

四、结束语

桥梁下部结构设计合理的基础与前提是详细的勘探，设计者应依据现场地形、地质结构结合现实中的工程分析问题并解决问题，并要在工程设计中坚持推陈出新，逐步提高桥梁下部结构的设计质量以及使用效果。而且为了保证桥梁结构能够满足使用的要求，有必要提升桥梁的耐久性与安全性。在对公路桥梁下部结构进行设计时，除地形、地质条件外，还要要把水文等条件、结构的受力、地震等诸多因素考虑进去，以选取最优的设计方案。

参考文献：

[1]白琳.浅谈公路桥梁下部结构设计[J].北方交通，2010，14（04）：41

[2]史名录.探索桥梁下部的结构设计[J].江西建材，2011，7（03）：630-632