市政桥梁下部结构选型与设计方案研究

白勇

【摘 要】市政桥梁下部结构直接关系到桥梁的稳定性，在设计及中需要保证桥梁的实际负载能力，还要能够提高桥梁整体稳定性与可靠性。本文对此展开探究，比较分析了不同类型的桥梁下部结构形式和一般计算方法，借以提升桥梁下部结构设计的合理性。

【关键词】桥梁工程；下部结构；设计

一、前言

桥梁下部结构是桥梁结构中非常重要的一部分，其设计的合理性会直接影响整个工程的稳定性设强度，如果设计合理，会加速桥梁的建设施工，同時会降低整个工程的造价。

二、桥台结构型式的选择

1.轻型桥台

轻型桥台结构的体积比较小，一般是直立的薄壁墙结构，通常需要在其结构的两侧安装挡土的翼墙结构，还可以将侧墙的形状制作成斜坡的形式。两个桥台的下侧需要设置钢筋混凝土的支撑结构形式，上部一般会通过锚栓将其连接起来，这就形成了一个四铰框架系统，其可以利用两侧的土压来保持平衡。

2.钢筋混凝土薄壁桥台

最为常见的薄壁性桥台的结构形式为撑墙式、扶壁式、悬臂式以及箱式等等，其最基本的结构形式是带扶壁的前墙以及侧墙结构所组成，挡土墙的两侧与前墙的距离一般为2.5～3.5m的扶壁组成。

3.埋置式桥台

埋置式的桥台通常可以分成肋板式桥台、框架式桥台以及桩柱式桥台。其台身通常需要埋设在锥形的护坡中，这样可以大大降低桥台所承受的土压，桥台的体积也就会减小。但是因为台前的护坡所使用的是片石（或混凝土）来制作成一个长期的使用措施，其在使用中容易因为雨水的冲刷而暴露在空气外侧，因此，需要详细计算强度和实用性。

三、桥墩结构型式的选择

桥梁跨径不超过40m时，上部的结构宜设计为先简支后连续的装配式结构，桥墩通常是排架式或者是十字墩式结构形式，排架式使用最为广泛。在岩溶发育以及桩基施工难度较高的区域内，应该尽量减少桩基的施工数量，此时一般选择的是单柱单桩的结构形式；如果桥墩的施工位于河谷或者是可能存在落石危险时，应该提高自撞击能力，可以设置刚度较强的单柱墩。对于高墩的长桥，为了减小汽车单向行驶所产生较大的变形情况，可以选择使用双幅的桥梁下部结构形式。根据桥墩上部结构形式以及建筑高度一般可采用柱式墩、空心薄墩或者是双薄壁墩等等多种结构形式。柱式墩是当前使用比较广泛的一种建筑结构形式，其具有自重轻、稳定性良好、施工非常便捷等等优势，外观也比较美观。市政道路在建设的过程中应该保证其具备标准和统一性的要求，对于跨径小于40m的桥梁，高度较小时，通常使用的是柱式墩，为了提高工程效率以及工程质量，最好选择圆柱式墩；当桥梁高度较大时，宜选择空心薄壁墩的结构形式。如果要选择高墩的结构形式，需要进行结构稳定性的验算。

连续梁或者是连续刚构桥梁，桥墩的稳定性会直接受到相邻桥墩的影响，因此需要在纵向对全桥进行整体分析验算。在横向上，当横坡坡度较大时应重点控制各个桥墩的高差，以保证桥墩结构横向受力的均匀性应。

四、下部结构的设计计算

下部结构的计算方法是否正确就需要全方位的考虑，其也会影响影响工程的造价以及安全性。通常来讲，下部结构的计算需要从以下几个方面考虑：

1.盖梁内力计算

如果需要对称进行荷载的布置，需要使用杠杆法计算。如果荷载偏心布置，那么应该计算其受压情况，两种荷载情况下需要选择最大值进行计算。这种算法是保证均匀布载情况下进行设置的，各种不利的情况都需要充分考虑，才能避免内力设置中存在不平衡的因素。

2.桥墩内力计算

墩顶的竖向力需要进行严格计算，这里不进行具体的说明。墩顶水平力计算应该使用柔性墩理论来计算其刚度，合理分配车辆制动以及梁体混凝土收缩、徐变、地震等所生成的水平力，然后根据在不同荷载组合工况下的水平力、弯矩以及柱顶的竖向力选取最不利者来进行控制设计。

3.桥台内力计算

除了需要承受与桥墩相似的荷载之外，桥台还需要承受台背土压力、基底摩擦阻力、搭板自重等荷载影响。水平荷载中增加了土压力，其影响因素非常多，设计中应该注意以下几个问题：（1）软土地基上带基桩的混凝土薄壁台需要进行深度的验算。（2）软土路基区域的桥台应该尽可能采用正交设计，尽量缩短台身的尺寸，在合适的位置上设置变形缝，降低受拉区域长度，减小变形量，提高工程质量。（3）埋置式桥台的土压通常需要与原地面或者冲刷线来进行计算，对于土质较差的施工区域中，应该进行验算，保证施工后不会对深层结构产生较大影响。（4）详细计算路基沉降和滑动数据。首先，桥梁沉降量变大、桥头跳车或者是一端出现早期损害，整体结构出现了不均匀沉降以及渗水的情况，造成了工程稳定性下降，应该适当加大竖向土压和摩擦力。其次，应该保证桥梁下部结构承载能力有足够的安全储备，对于一些质量较差的地基路段，需要详细的滑动验算。

4.桩筋及桩长设计注意事项

（1）从理论上进行分析，根据桩体内部的包络图进行截面积中钢筋数量的计算，一般来说需要根据最大负弯矩来配筋，从桩顶一直深入最大弯矩位置上的一半处进行锚固处理，减少一半的配筋一直延伸到最低处，进行锚固，然后下侧部分是素混凝土，如果是软土来说，桩主筋一般需要穿过土层进行设置。（2）软土土质的环境中，桥梁桩的计算不能使用传统的简便方法进行计算，而是需要根据工程实际情况进行受力的分析。通常使用“假设”的方法进行计算，以确定最大弯矩和弯矩零点，然后才能进行配筋设置。软土路基中应该仔细计算之后才能使用，避免因为最大弯矩和弯矩零点的计算出现错误，从而影响整体工程的质量。（3）如果桩基变形比较大，应该考虑到外界环境的性质，进而综合分析其受力情况。

五、结束语

道路桥梁设计人员要全面了解桥梁设计的基本理念和技术，同时应该尽可能了解地质知识，及时查阅相关的地质资料并且加强与地质技术人员沟通。设计过程中要充分了解当地的地形条件，然后综合利用先进的技术来进行设计，考虑到经济、科学的基本方法，综合考虑后最终确定工程设计方案，提高桥梁设计水平和质量。

【参考文献】

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[3] 刘芳. 浅析市政桥梁下部构造工程施工技术与质量控制[J]. 建筑工程技术与设计， 2017（7）.