大跨度三柱式门架墩结构设计要点

大跨度三柱式门架墩结构设计要点

简介：随着社会经济和交通运输事业的快速发展,越来越多的城市道路急需新建或升级改造，但由于用地的限制,新建或改造后的道路往往采取高架桥形式，门架墩的应用解决了桥梁上下的交通问题，提高了土地的利用率。由于门架墩需根据施工现场环境来安排施工工艺和流程，因此在设计时需进行针对性设计。根据笔者参加的深圳市丹平快速路工程设计和施工配合的实例,介绍三柱式门架墩结构设计重难点。

关键字：门架墩设计重难点

前言：在进行三柱式门架墩的设计工作时，设计人员往往将横梁的预应力配束作为重点计算内容而忽视了对其它构件的验算，其实横梁的计算与现浇连续梁配束计算原理相同，设计过程较为简单。三柱式门架墩结构设计中最容易被忽视且在结构设计起制约因素的应该是施工阶段的墩柱内力验算，其结构设计需考虑施工的工艺、基础形式以及外形的美观等因素。以下选取一处门架墩，针对不同的施工工艺及基础形式，来分析三柱式门架墩的结构设计的要点。

一、设计资料

结构形式：盖梁高2.2米，中间墩处加厚1.0米，边墩处加厚0.5米。顶部顺桥向宽2.4米，横桥向宽34.4米，横向跨径组合为17.5米+15.7米；两外侧墩为1根D2.2m墩柱，中墩为1根D2.0m墩柱，墩高8.0米。上部构造右半幅为4×30米等宽现浇连续箱梁，左半幅为4×30米变宽现浇连续箱梁。中墩基础采用4根D1.5m嵌岩桩，边墩基础采用2根D1.5m嵌岩桩。

二、门架墩墩柱配筋的控制内力

从下表1结果可看出，大跨度三柱式门架墩横梁与墩柱固接，施工过程中的横梁预应力钢绞线张拉、上部主梁恒载的非对称加载均会对墩柱产生较大的弯矩，未加载上部主梁反力一侧的门架墩边墩墩柱由于轴力小，弯矩大，构件成为圆形偏心受弯构件。上部主梁全部加载完成后，墩柱承受上部主梁反力，轴力值较大，同时弯矩数值较小，构件成为圆形受压构件。因此，上部主梁偏载时的施工阶段墩柱内力成为制约墩柱配筋的最不利组合。

经比较表1与表2的计算结果，由于边墩基础刚度增大，导致在上部主梁偏载下的3#墩柱顶内力组合更加不利，需加大墩柱截面和配筋。因此，对于三柱式门架墩，为优化结构外形及受力，边墩基础的刚度应小于中墩基础。如基础为钻孔灌注桩基础，边墩的桩基数目应少于中墩的桩基数目；如果由于地质基岩覆盖层较浅，需采用刚度较大的扩大基础时，基础刚度无法进行差异化设计，则应对墩柱进行加强设计，详见后文。同样当多跨连续梁采用连续多道中间墩梁固结时，需考虑基础刚度对墩柱顶截面的配筋影响，加强墩柱的配筋或改变墩梁连接体系。

四、大跨度三柱式门架墩设计经验小结

1、墩柱的配筋需结合施工顺序，选取上部结构偏载时所产生的墩柱内力进行设计。

2、墩柱的截面尽量使用矩形断面，以利于配筋设计。

3、基础的刚度对墩柱内力影响明显，边墩的基础刚度应小于中墩的基础刚度。

4、如因条件限制，边墩基础的刚度无法小于中墩基础刚度，则可以采用墩柱内设置竖向预应力的方法解决，但必须特别注意的是，墩柱内的竖向预应力的锚固点不能设置在墩顶和墩底，需要穿过墩顶和墩底，条件允许的情况下，锚固点一端设置在承台内，另一端设置在横梁顶面。

5、如门架墩下施工时无法中断交通，不能搭设支架，同时门架墩横梁跨径较大(大于20米)，上部结构的恒载反力大时，可采用两跨连续钢结构门架，减少结构高度，减轻结构自重。

五、结论

1、三柱式门架墩的施工顺序对结构设计至关重要，计算时需特别注意验算施工阶段的墩柱配筋。

2、三柱式门架墩的基础形式直接影响结构配筋，边墩和中墩的基础刚度的需进行科学分配，改善结构受力，节省工程投资。

注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看