对桥梁桥墩设计要点的分析思考

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摘要：随着社会经济水平的不断提高，我国桥梁建设活动愈加频繁。桥梁类型多种多样，但无论是哪一种类型的桥梁，在具体建设过程中，都应该把握好桥墩的设计，因为桥墩是整个桥梁的支撑基础，决定着桥梁的整体质量以及建成后的使用功能。有鉴于此，本文选取桥梁桥墩设计要点这一角度展开分析和思考，以便参考。

关键词：桥墩设计；要点；分析

【分类号】：U445.57

目前，我国正大力推进各项基础设施的建设，在此背景下，桥梁建设活动愈加频繁。值得一提的是，对于铁路专线而言，桥梁是不可或缺的组成部分，桥梁总长大约为线路总长的三分之一。随着桥梁建设的持续升温，桥梁桥墩设计也引起了业内人士的普遍关注。桥梁桥墩设计是桥梁建设活动的关键组成部分，下文将针对其要点展开分析和思考。

1.工程概况

某城际轨道，其正线采用双线设计（间距4.5m），最高允许时速200km/h，其桥梁部分的信息如下：一，应用了大量的、32m跨径的双箱单室简支梁；二，桥墩被设计成花瓶式，另外，在桥墩外侧留置了一道10cm深的装饰槽[1]。

在实际施工中，考虑到桥墩结构尺寸相对较小，所以，应该对该桥墩的整体受力情况展开深入的分析和思考，从而确保桥梁的使用性和安全性，最终保证整条轨道的正常运营。

2.设计原则

2.1荷载设计

对荷载进行设计的过程中，不仅要考虑荷载类型，还应考虑车辆制式。具体设计环节，双线列车荷载按照百分之百进行计算，不采取相关的折减处理；至于制动力部分，则按照列车竖向静活载的百分之十五进行计算，另外，如果考虑离心力的影响时，则需要按照列车竖向静活载的百分之十进行计算。

2.2位移控制

对桥墩进行设计时，其刚度设计一直以来都是研究的重点。当桥墩的刚度设计超过标准时，则会导致造价偏高的问题；当桥墩的刚度设计低于标准时，则会带来不够舒适，甚至不够安全的问题。在刚度设计过程中，寻求一个平衡点便显得尤为重要了。在设计过程中，做好墩顶弹性水平位移的有效控制能够很好地解决桥墩刚度设计的问题[2]。

3.桥墩设计要点

3.1景观设计

随着社会经济水平的不断提高，人们对桥梁建设提出了更高的要求，要求桥墩设计，一方面满足经济实用的原则，另一方面能和所处环境保持高度的协调一致。所以，在确定桥墩造型的过程中，应结合保护自然环境的考量，尽量做到少些破坏，多些和谐，具体应考虑以下几点：一，和梁部保持高度协调；二，造型具有一定的艺术性；三，便于施工；四，实用性较强；五，养护简单、维修方便。

对桥墩造型展开相关的优化计算，设计出最佳的桥墩断面形式，与此同时，对桥梁结构的大小进行严格控制，使其在允许的范围内尽量小，如此一来，便实现了对周边自然环境的有效保护。实例中，桥墩被设计成花瓶式，且呈流线型，在截面拐点相较部位应用了圆弧状的连接，凸显了桥墩外形所具有的曲线美感。 桥墩的这种设计，实现了中西文化的有机交融，散发出了浓郁的时代气息，给人一种良好的视觉感受[3]。

3.2动力分析

动力分析主要包括三大内容：第一，对花瓶式桥墩展开仿真分析；第二，对双线简支梁桥的动力特性展开方针分析；第三，对列车走行性展开仿真分析。

按照相关鉴定方法以及评定标准的要求，决定采用两大指标（一是脱轨系数，二是轮重减载率）以实现对列车运行安全性进行有效判断，与此同时，运用Sperling指标以实现对列车舒适性的客观评价。

由表2可知，在乘坐舒适度方面，以上四种情况全部符合良好的标准，由此可见，本文所设计的花瓶式桥墩以及整个桥梁，既符合动力特性的相关标准，又符合列车走行性的相关标准，还符合安全性以及舒适性的相关标准。

3.3结构设计

3.3.1墩顶水平线刚度

为了达到实际受力的相关要求，应做好墩顶纵向水平线刚度的有效控制。如果保证其拥有足够的横向刚度，那么横向振动问题便得到了有效解决，桥梁的稳定性便得到了有效保证，如此一来，列车的安全性以及舒适性便得到了大幅提升，另外，还有助于养护维修工作强度的降低以及相关费用的减少。根据相关标准，对简支梁连续梁墩顶最小纵向水平线刚度进行设计的过程中，应保证其最小值符合表1的要求[5]。

表1 墩顶最小水平线刚度限值

3.3.2三种不同类型桥墩的纵向水平力分配问题

固定墩墩顶纵向水平力——所有纵向力；非固定墩墩顶纵向水平力——支座摩阻力；联间墩墩顶纵向水平力——墩顶纵向两排支座摩阻力之差。

3.3.3桥墩各部的构造

为有效解决顶梁维修问题以及支座更换问题，通常采用以下三种方法：一，对支承垫石帽以及托盘的截面进行加高处理；二，对矩形截面四周进行抹圆角处理；三，在顶帽上进行排水坡的合理设置。

梁底、墩顶之间的距离通常设计为60cm。对墩身截面进行设计时，应坚持三大原则，一是和梁部相协调，二是施工简单，三是养护方便，除此之外，还应该结合具体情况进行截面形状的有效选取（矩形或者圆端形）。

为桥墩结构增加某些附属设施，其目的在于方便梁部与支座这两大部位的相关检查以及维修工作，如在墩顶吊篮设计，又或者在墩顶凹槽设计。吊篮一般由角钢支架制作而成，拆卸或者更换都极为方便，至于吊篮的人行布板通常由钢板充当。值得一提的是，可在墩顶凹槽部位设计一个爬梯以实现与梁端部底板的有效相连，其能够为检修工作提供极大的便利，大多数情况下，将其设置在活动支座的一方，如此一来，充分体现了以人为本的原则。

4.耐久性设计

对桥梁进行设计的过程中，应充分关注桥墩的耐久性设计。相关桥梁设计规范给桥梁结构的使用年限提出了具体的要求，即以一百年为目标。值得一提的是，在客运专线的桥梁及桥墩设计中，普遍存在钢筋的设置，所以，在设计过程中，更要充分体现其耐久性。对于钢筋混凝土结构而言，影响其耐久性的因素通常包括以下几个方面：一，材料的性能；二，结构的构造；三，施工质量；四，维修养护等。对桥墩进行设计的过程中，为保证其具有足够的耐久性，应对以下几个问题予以重点考虑：一，所采用的混凝土应具有较高性能，不管是均匀性，还是密实性，又或者抗裂性均应符合设计标准；二，应该根据实际情况，采取针对性的构造措施；三，在设计环节，应做好骨料质量的有效控制，对其展开成分分析以及碱活性试验，避免碱骨料反应的出现；四，在进行预埋件的施工时，应做好防腐工作；五，应为桥墩设置必要的附属构件，如吊篮或者检查梯，以便于运营期间保养、维修工作的开展[6]。

5.结语

就我国目前情况而言，由于桥墩设计规范标准刚刚推行不久，所以，相关设计存在很大的难度。作为桥墩设计人员，应该将相关技术标准落到实处，不仅要保证工程的质量，而且要控制工程造价，还要加快施工进度。在实际设计环节，应充分考虑实际需求，如提高或保证列车运行的安全性、平稳性以及舒适性等。只有对桥墩设计经验进行不断总结，才能促使桥墩设计水平的进一步提高。

参考文献：

[1] 石瑞喜. 桥墩差异沉降规律及其对轨道高低平顺性的影响[J]. 四川建筑. 2013（01）.

[2] 张建军. 桥墩沉降及加固方法分析[J]. 低温建筑技术. 2012（01）.

[3] 张天明. 奴格沙大桥桥墩水毁加固处治[J]. 公路交通技术. 2011（04）.

[4] 陈密，高岩，曾凡勤. 武广客运专线某特大桥桥墩裂缝成因分析[J]. 铁道建筑. 2009（03）.

[5] 靳飞. 铁路桥承台病害分析及加固设计[J]. 铁道标准设计. 2012（07）.

[6] 马奎. 桥墩局部冲刷机理分析及防护建议[J]. 中国高新技术企业. 2010（15）.