桥梁下部结构设计论述(一)

桥梁下部结构设计论述(一)

摘要：桥梁下部结构考虑是否得当，对工程造价、质量、工期及使用影响很大，本文就目前软土地基桥梁下部结构设计中的几个主要问题结合工程实例进行讨论：

①型式选用：②内力计算；③结构配筋；④施工中技术问题的处理；⑤前期规划影响。关键词：桥梁下部结构设计

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，再下为花岗石片麻岩。其中软土淤泥层呈流塑状态，含水量大，压缩性大，透水性差，力学强度低等特点。软土地基上墩台型式的正确选用非常重要，本文仅针对我市软基经常选用的轻型墩台进行简述：

1、桥梁下部结构型式选用

1.1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。

1.2柔性排架式墩台我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。

1.3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。

1.4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。

1.5选用墩台应注意以下两点

1.5.1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。以上处理还降低工程造价。

1.5.2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。笔者在连云港市翻水河桥设计中就这样处理过，当用1.2m桩径时，桩需嵌入基岩1.5m，改用1.5m桩径时，位于基岩表面即可满足承载要求，却大大降低了施工难度。

2、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梁的先简支后连续构造，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：

2.1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。

2.2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、徐变、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。

2.3桥台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、负摩阻力、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，否则，渗水后摩擦角及粘结力下降，自重增加，台实际受土压力远大于设计值，使桥台失稳。

（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，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改变对桥台有利的影响。（5）桥头路基沉降、滑动验算

第一，路基沉降过大：桥头跳车，台背和梁端过早损坏；加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。

第二，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。

3、下部结构配筋

下部结构配筋首先涉及配筋方法的选用问题，故在该项中对配筋方法、盖梁配筋、桩筋及桩长设计、桥台配筋等注意事项分别进行讨论：

3.1极限法及容许应力法应用分析由于现行桥规将钢筋混凝土桥原容许应力法的弹性状态设计改按承载极限状态设计，大家对容许应力法有淡漠趋势。事实上，极限法是在等截面简支梁试验基础上获得的，其适用范围有限，有些方面还必须用容许应力法，设计者需注意根据实际情况合理选用。

3.2盖梁配筋注意事项

（1）等截面连续梁可以用极限法，但不能完全套用，负弯矩处需留有富余。

（2）变截面连续盖梁只能使用容许应力法。

（3）盖梁的抗弯配筋，两种方法均不控制设计，主要由裂缝宽度控制。

（4）抗剪设计，两种方法都对混凝土与箍筋承担剪力比例作了明确规定。这样梁体往往需要设置大量斜剪力筋给梁内布筋带来困难，配筋时可以通过多设箍筋，让混凝土与箍筋承担更多的比例，使配筋自由度大一点。