桥梁墩台的结构选型

【摘 要】在桥梁设计中,可供选择的桥梁墩台形式有多种,墩台形式的选择将影响到工程造价、工程质量及后期养护使用,下面我将结合近几年一些施工设计项目有关资料,对桥梁墩、台的形式选择及注意事项进行初步探讨.

【关 键 词】桥墩；桥台；结构选型

一、桥墩选型

根据目前的设计实践情况,可供选择的桥墩形式,按照构造主要有实体桥墩、空心桥墩、柱式桥墩、框架桥墩等,下面将从桥墩形式、结构特点、适用情况等方面进行概括性探讨.

1.实体桥墩.实体重力式桥墩：实体重力式桥墩是一种主要靠自身重力平衡外力的实体圬工墩,桥墩的强度与稳定完全依靠桥墩的自身重力来满足.此种桥墩自身刚度大,抗撞能力强,但同时存在受水流冲击阻力较大的缺陷,对地基的要求也较高,因此这种桥墩形式比较适合修建在地基承载力较高、覆盖层较薄、基岩埋深较浅的地基上.

实体轻型桥墩：实体轻型桥墩可选用的材料有混凝土、浆砌石块、钢筋混凝土等,这种结构有效减少了圬工体积,减少了工程量,但它的抗冲击能力比较差,受到船只、浮冰或其他漂浮物撞击时,处于十分不利的状态,容易发生结构性、整体性破坏,一般用于中小跨径桥梁上,实体轻型桥墩多采用圆端,以减小水流冲击力度.

2.柱式桥墩.柱式桥墩是目前公路桥梁中采用最多的桥墩形式.它具有线条简洁、明快、美观、等特点,既节省了材料又方便施工,特别适用于桥梁宽度较大的城市桥梁和立交桥.柱式桥墩一般有独柱、双柱、多柱等形式,它可以灵活的适应各种桥宽以及地物地貌.

3.空心桥墩.部分镂空实体桥墩是一种相对合理的结构形式,他的外形与普通实体桥墩相仿,有较大的圬工体积,少量的钢筋等.由于镂空结构的存在,使混凝土等圬工工程量大大减少,结构趋于合理,提高了经济效益.薄壁空心桥墩基本结构形式与部分镂空实体桥墩相同,但所采用的材料多为强度较高的钢筋混凝土,以达到“薄壁”效果.

4.框架式桥墩.框架式桥墩用平面框架（必要时可做成双层或多层的框架）代替墩身,支撑上部结构,一般采用钢筋混凝土或预应力混凝土构件组成.框架式桥墩也可以做成V型、Y型、X型等,这些形式给桥梁建筑增添了新的艺术美感,一改桥墩的笨拙形象；同时这些形式提高了桥梁的跨越能力,缩短了主梁跨径,降低主梁高度,是大跨度桥梁常用的桥墩结构形式.

5.桩式桥墩.桩式墩是将钻孔桩基础向上延伸作为桥墩的墩身,在桩顶浇筑盖梁.在墩位上的横向可以是一根或多根桩,设置一排桩时叫排桩墩.这种墩型有很多优点,如节约材料、施工简便、外形简洁,特别适合在平原地区建桥时使用；但是它存在跨度上的局限性（一般小于13m）,由于墩身较柔,抗撞能力差,不宜在有漂流物和流速过大的河流中采用.

二、桥台选型

桥台位于桥梁两端,是使道路与桥梁连结为整体的结构物,起桥梁支座与河岸护坡的作用,常采用的形式主要有：重力式、轻型、框架式、组合式、承拉式等.

1.重力式桥台.重力式桥台主要靠自重来平衡台后的土压力,桥台台身建筑材料多为石砌、片石混凝土或混凝土等圬工材料.依据桥梁跨径、桥台高度及地形条件不同,重力式桥台常采用的类型有U型桥台、埋置式桥台、八字式和一字式桥台等,在铁路上还有T型桥台、十字形桥台等其他形式.

在U型桥台中台身的作用是抵抗桥跨结构与台后土体的作用力,其翼墙在一定条件下可与前墙共同承担土压力,并形成护坡.八字型和一字型桥台的台身两侧为独立的翼墙,一般要在台身与翼墙之间设置变形逢.这两种形式的桥台要求有稳定的岩土地基,相对较低的桥台,低压缩性河床,中小跨桥多用于跨越人工河道,也可用于立交桥.翼墙外露时还可以起到引导河流的作用.埋置式桥台的台身埋置无翼墙,台帽两端的耳墙直接与路堤相连.它适用于填土高度在10m以下,桥头为浅滩且冲刷较小的中等跨径的多跨桥.如果地质条件允许,可挖空台身,以减轻自重,节省材料.

2.轻型桥台.钢筋混凝土结构充分发挥了钢筋与混凝土各自的长处,其结构在抵抗弯矩方面有很大优势,其特点是结构自重轻,施工方便.轻型桥台又分为薄壁轻型桥台与支撑梁轻型桥台.薄壁轻型桥台常常采用悬臂式、扶壁式、撑墙式、箱式等.悬臂式桥台钢筋与混凝土的用量相对其他形式一般要高,撑墙式与箱型桥台模板用量相对较高.支撑梁轻型桥台在条件允许的情况下,对于单跨或小跨径的桥,可在轻型桥台之间或台墩之间设置支撑梁,构成支撑梁型轻型桥台,增大轻型桥台的承载能力.

3.组合桥台.为充分发挥不同部分的作用,将桥跨作用力与台后土体的作用力分由不同的构件承担,从这种思路出发形成了组合桥台.其优点是受力明确,节省材料.缺点是构造复杂,施工不方便.

4.承拉桥台.在桥台中,根据受力的需要,要求桥台有抵抗压力和拉力的能力,在设计中必须满足受力要求,此种桥台主要在斜弯桥中使用,用来承受由于荷载的偏心作用而使支座受到的拉力.

三、注意事项

桥梁墩台所处环境多样而且多变,受力情况不易定性定量的分析,应尽量保证其强度、刚度和稳定性有足够的富余度,而且有足够的适应变形或抵抗变形的能力,以避免墩台由于过大的水平位移、竖向沉降及转角而导致破坏.当地基为软土地基时,对桥墩、桥台形式的选取应引起特别注意.所选的桥墩结构形式,必须具备足够的抗水平荷载能力.柱式桥墩在深软土地质条件下不宜采用,因为它水平抗推刚度较小,在水平力作用下会因变形较大而失去承载能力.桥台的选取应尽量离陡边坡的河岸远些,这样可以避免出现台前凌空面.而且长桥台相对于短桥台而言,台前土体压力大些,对台后填土护道起有利作用,也有利于缓解桥头跳车的程度.在这种情况下,长桥台经济效益较好,结构安全性高,行车舒适性优.

四、结束语

在桥梁总体设计中,应坚持安全性、适用性、耐久性三大原则不动摇,同时兼顾经济、美观要求.桥梁的下部结构,桥墩、桥台等的形式选取与整桥设计相统一,也要满足安全、适用、耐久、经济、美观等要求.另外,桥梁墩台结构形式的选取与现场的使用环境息息相关,同时,桥梁墩台还会经常性的受到各种动力荷载的作用,这对保证桥梁结构安全耐久提出更高的要求.所有这些都要求设计者具备深厚的理论功底与丰富的实践经验,同时又要有相当的洞察力与创新精神,保证桥墩、桥台的设计质量及使用效果,使其选择与布设能够更加经济合理.