浅议软土地基桥梁下部结构设计

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摘要：软土地基中下部结构型式的选用、内力的计算等，对桥梁工程前期规划的质量、造价、工期及正常使用有很大的影响。本文结合324省道连云港段改扩建工程的实际勘察与设计情况，就软土地基中桥梁下部结构型式的选用和设计计算进行简述。

关键词：软土地基；桥梁下部结构；设计

前言

连云港市濒临黄海，表层为0.5-2.5m的粘性土硬壳层，其下为3-13m的淤泥、淤泥质粘土层，下面为粘土、亚粘土层，再下为强风化花岗片麻岩。其中软土淤泥层呈流塑状态，含水量大，压缩性大，透水性差，力学强度低。对于在这类软土地基上建设桥梁的工程项目，前期的科学规划与详细的勘测以及墩台型式的合理选用对整个工程均有重要的意义。

一、前期科学规划、合理方案对建桥的影响

桥梁前期科学规划和方案设计，对节省工程费用，保证工程质量很重要。主管部门应给设计单位一个合理的设计周期。若前期方案做得全面细致，科学合理，可以影响主管部门采纳而较少变动。

1、前期合理科学的规划

2008年年初，我们在对324省道连云港段既有线工程的十几座老桥的调查中发现：由于上一次养护改造实施时间距今较近，大部分桥梁的使用状况良好，只有部分桥梁桥头锥坡或伸缩缝等附属设施有不同程度损坏。本来只需要对桥梁的局部进行修复和加固即可，但由于此次324省道拓宽为一级公路，河道的通航等级也提高，这就造成刚刚建成几年的桥梁，将会在道路拓宽和航道提级的过程中被拆除重建。如果工程建设的规划期较长，规划标准较高，就不会出现重复建设的情况。

2、勘测是下部结构设计合理的前提和基础

现场地形、地质影响下部结构型式的选择及方案的合理性、可行性，对下部工程设计质量至关重要，如果前期调查不细，就会给工程建设造成设计变更、工期延长、费用增加甚至工程质量等的问题。

二、软土地基桥梁下部结构型式的选用

1、钢筋混凝土薄壁墩台

当填土不高，河床不宽时，为减少桥长节省造价，不让台前锥坡压缩河床，可采用靠河较近墩台身直立的桩基薄壁墩台，墩台下面设支撑梁，整个桥梁构成框架结构系统，并借助两端台后的被动土压力来保持稳定。

2、柔性排架式墩台

连云港市有部分多孔小跨径老桥采用此型式，墩台基桩多为预制打入。

3、埋置式桩柱式桥台

该型式桥台设于岸上，台身埋入锥形护坡中，有单排桩柱式与双排桩框架式两种。采用该型式桥台，为保证路基稳定性，不能过多地压缩桥长，不少工程对此有深刻的教训。

4、柱式桥墩

该型式桥墩适应性广、施工方便，为软基中最好的选择型式。分为：①带盖梁单排桩柱式桥墩，一般用于简支梁桥；②不带盖梁独柱式桥墩或排柱式桥墩，用于连续现浇箱梁。

5、选用墩台应注意以下两点

①为减少软基位移对结构的影响，尽可能减少超静定个数，适当加大桩距，减少桩根数。以上处理同时还可以降低工程造价。②当桩底接近基岩表面时，承载力接近设计要求，就没有必要再伸入基岩以求更加保险；若承载力不够时，可把桩径加大再算，尽可能用摩擦桩代替嵌岩柱桩，这样可大大降低施工难度。

三、下部结构内力计算

为减少软土地基位移对超静定结构的影响，上部工程多采用标准的简支梁结构或先简支后连续的部分预应力混凝土箱梁，这样整个工程的计算工作主要集中于下部结构，故下部结构内力计算方法的选用是否正确，考虑因素是否全面，直接关系到工程的安危，为此作以下几点分析：

1、盖梁内力计算

《墩台设计手册》中算例对墩台内力按下列方式计算：当荷载对称布置时，按杠杆法计算，当荷载偏心布置，按偏心压力法计算，两种布载状况的内力取大值控制设计。这种算法没有真正体会规范用意，仅为两种布载状况下的内力计算，不是各截面最不利状态的内力计算，所算内力存在着不安全因素。正确做法应该先画出各截面内力影响线，再对应影响线用杠杆法及偏心法进行最不利横向布载，求出各截面内力最大、最小值，然后根据内力包络图进行结构配筋。近几年，有的设计单位作如下简化计算也可行，对多支座的板、箱梁桥的墩台帽计算，按活载直接作用于由墩台简化成的连续梁上进行计算，不考虑活载及二期恒载的横向分布作用。

2、桥墩内力计算

墩桩顶的最大竖向力计算同上；墩桩顶水平力计算，运用柔性墩理论中的集成刚度法，将桥面汽车制动力及梁体混凝土收缩、温差、地震产生的水平力在全联墩台进行分配；最后根据不同组合的墩桩顶水平力、弯距及对应桩顶竖向力进行桩基各截面内力计算。除了桥墩内力计算项目外，桥台竖向荷载还要增加土压力、搭板自重等项；水平荷载要增加土压力，其影响复杂，需注意以下几点：

①钢筋混凝土薄壁台土压力计算。软土地基上带基桩的薄壁台土压力计算要按深层考虑。②埋置式桥台土压力计算。土压力一般是以填土前原地面或冲刷线起算的，对较差土质，需根据实际土质验算，确定是否考虑地面以下台后深层土对桩水平压力的影响。台后一定要选用透水、强度高、稳定性好的材料。③地震土压力计算。地震土压力随着桥梁等级的提高而加大；计算时不考虑活载作用；连云港市地震烈度为7度，地震组合力对桥台影响不如对桥墩的影响大。④搭板对土压力影响。设搭板桥台还应考虑搭板作用后活载土压力的改变对桥台有利的影响。⑤桥头路基沉降、滑动验算。软土地基桥头存在的问题：首先路基沉降过大，桥头跳车，台背和梁端过早损坏；增大竖向土压力及负摩阻力，桥台盖梁开裂及桩基不均匀下沉；路面开裂及路基渗水，促使路基失稳。其次是路基滑动，导致桥台严重破坏，此时桥台所承受水平土压力已远大于正常计算，对于桥头路基加宽、加高或处于改河、填沟段或路基外不远处有沟、河的，更要注意深层滑动验算。上述两项如不满足要求，须采用切实可靠措施进行处理，尤以粉喷桩处理桥头软基效果为佳。

结语

总之，规划者要有长期的规划目标，设计者要善于理论联系工程实际，坚持在工程设计中推陈出新，不断提高软土地基中桥梁下部结构的设计质量。

参考文献：

[1]朱秀忠.软土地基桥梁墩台病害分析及对策[J].交通科技，2007，（6）：32.

[2]余锦州.软基桥台倾倒原因及防治[J].广东公路交通，1998，（3）：18.

[3]唐从一.软土地基桥台台后病害处治[J].公路，2000，（11）：36.