分析高速公路橋梁墩臺設(shè)計

王 松

(貴州智恒工程勘察設(shè)計咨詢有限公司，貴州 貴陽 550001)

1 項目概況

某高速公路二標(biāo)段全長為50 km，設(shè)置不同類型的橋梁共80余座。在此高速公路橋梁墩臺設(shè)計工作中，設(shè)計人員結(jié)合該地區(qū)的地質(zhì)條件與水文條件，并根據(jù)自身以往的設(shè)計經(jīng)驗，合理確定墩臺形式，不斷降低工程造價。

2 高速公路橋梁墩臺設(shè)計要點

2.1 橋墩設(shè)計要點

該高速公路處于山區(qū)地段，受此地區(qū)的地形地貌影響，大部分的橋梁屬于大中跨徑結(jié)構(gòu)，由于此地區(qū)石料比較多，地質(zhì)條件好，故設(shè)計人員可以采取柱式橋墩，并在柱式橋墩上部設(shè)置蓋梁，形成穩(wěn)定的框架體系?，F(xiàn)階段，柱式橋墩上部設(shè)置蓋梁形式較為常見，且施工流程簡單，尤其是在橋面比較寬的公路橋梁中，應(yīng)用特別廣泛。通過采取柱式橋墩加蓋梁的方式，不僅可以減輕高速公路橋墩自身重量，而且能夠讓橋梁結(jié)構(gòu)形式更加美觀。

高速公路橋墩基礎(chǔ)形式，要結(jié)合橋梁所在地區(qū)的地質(zhì)條件來確定，由于該地區(qū)的存在一定覆蓋層，且為增強安全性，故設(shè)計人員決定采取樁基礎(chǔ)。此高速公路橋墩的橫向立柱不宜超過3根，為了更好的提升橋墩強度與剛度，在一定的橋墩高度范圍之內(nèi)，可以在柱身中設(shè)置連系梁，進一步提高橋梁墩身的整體強度。

經(jīng)過理論分析后，設(shè)計人員決定在墩柱之間設(shè)置連系梁，墩系梁設(shè)置原則如下：墩高12 m以下僅設(shè)置地系梁；12 m～23 m設(shè)置一道墩間系梁；24 m以上設(shè)置多道墩間系梁；保證系梁最大間距不超過12 m。

由于山區(qū)高速地段，地形起伏較大，橫坡較陡，為減少墩臺開挖，墩地系梁標(biāo)高應(yīng)盡量靠近較高側(cè)地面線。

經(jīng)過計算得知，若蓋梁兩端的懸臂長度是柱間距的0.42倍，不同蓋梁所承受的正負(fù)彎矩比較接近，受力更加合理，主筋作用能夠充分發(fā)揮，此時配筋率是最低的，能夠節(jié)省大量的作業(yè)材料，進而降低高速公路橋梁墩臺建設(shè)成本。

2.2 橋墩樁基礎(chǔ)配筋要點

由于該高速公路橋梁所處地區(qū)覆蓋層粉質(zhì)粘土和粘土比較多，基巖多為泥巖及灰?guī)r，梁基底承載力高，但如果采取明挖擴大基礎(chǔ)方法，則開挖工程量較大，所以，設(shè)計人員決定采取鉆孔灌注樁。在配置鉆孔灌注樁基礎(chǔ)主筋時，設(shè)計人員要進行認(rèn)真計算。鉆孔灌注樁基礎(chǔ)的主筋可以截斷，截斷位置通常是彎矩零點下2.0 m位置，樁底的素混凝土高度是截斷鋼筋后樁長的四分之一。如果樁長小于20.0 m，則可以全部采取通長鋼筋。如果橋臺采取樁基礎(chǔ)形式，配筋可以結(jié)合橋墩進行。由于柱式臺所承受的彎矩比較大，故采取通長鋼筋較多。

2.3 合理選擇橋臺形式

(1)重力式U臺設(shè)計要點

結(jié)合U型橋臺特點得知，為了進一步提升其受力，減小尺寸，節(jié)省建設(shè)成本。設(shè)計人員要結(jié)合臺高，確定是否設(shè)置傾斜坡。如果臺高超過6.0 m，在臺身前墻位置，可不設(shè)置前傾斜坡，如果臺高超過6.0 m，在臺身前墻位置需要設(shè)置傾斜坡。在實際設(shè)計工作中，如果地基承載力超過220 KPa，同時下臥持力層厚度比較大，設(shè)計人員可以采取片石混凝土擴大基礎(chǔ)。若地基承載力小于220 KPa，下臥層厚度超過3.0 m時，可以采取鋼筋混凝土趾板基礎(chǔ)。

經(jīng)過大量的分析與計算之后得知，U型橋臺配置剛性基礎(chǔ)時，橋墩臺的前墻底寬是0.46倍的臺高，如果采用漿砌塊石結(jié)構(gòu)，漿砌塊石結(jié)構(gòu)尺寸要放大。設(shè)計人員要根據(jù)基地承載力，科學(xué)確定墩臺身前墻底寬度，若承載力過大，則可以減小墩臺身前墻底寬度。如果地基承載力比較小，采取常規(guī)的擴大基礎(chǔ)無法完全滿足地基承載力要求，設(shè)計人員可采取加大基礎(chǔ)襟邊尺寸的方式，同時將基礎(chǔ)設(shè)計為鋼筋混凝土形式，不斷提升地基承載力。

(2)柱式與肋式臺設(shè)計要點

在地質(zhì)條件比較差，無法采取明挖擴大基礎(chǔ)多跨橋梁工程中，樁柱式橋臺與肋板式橋臺應(yīng)用較多。如果橋梁的臺高小于5.5 m，可以采取樁柱式橋臺，若橋梁的臺高超過5.5 m，則可以采取肋板式橋臺。樁柱式橋臺臺柱之間的距離不宜超過7.0 m。在施工期間，要提前反壓鉆孔，在后臺進行前溜坡處理。一座橋梁不宜采取不同型式橋臺與橋墩。

如果采取柱式或者肋板式橋臺，設(shè)計人員還要合理設(shè)置耳墻，一般來講，耳墻設(shè)置在路基外部較多，避免和波形梁護欄立柱產(chǎn)生干擾，耳墻的厚度要結(jié)合其長度確定，不宜小于40.0 cm。橋頭路基兩側(cè)，還要進行加寬處理，路基加寬尺寸和耳墻厚度保持一致。

另外，在布置高速公路橋梁墩臺的過程當(dāng)中，設(shè)計人員還要遵守以下原則：

(1)如果為正交，懸臂變化幅度大，可以按徑向布置。

(2)如果為斜交，直線橋要平行布置，曲線橋具備平行與等角度兩種布置方式。對于跨數(shù)比較小，半徑較大的橋梁，墩臺可以平行布置，針對跨數(shù)比較多，半徑較小的橋梁工程，則可以采取等角度布置方式來布置。

在實際設(shè)計工作之中，設(shè)計人員要結(jié)合上述原則，根據(jù)蓋梁形式，優(yōu)化既有的橋梁墩臺設(shè)計方案，保證此設(shè)計方案得到更好實施。

3 結(jié)束語

綜上，通過對高速公路橋梁墩臺設(shè)計要點進行全方位分析，例如明確橋墩設(shè)計要點、橋墩樁基礎(chǔ)配筋要點、重力式U臺設(shè)計要點、柱式與肋式臺設(shè)計要點等等，可以保證高速公路橋梁墩臺設(shè)計方案更加完整。在此高速公路橋梁墩臺設(shè)計環(huán)節(jié)，設(shè)計人員采取上述設(shè)計方法，有效提升了高速公路橋梁墩臺設(shè)計方案的合理性，故可以為相關(guān)工程項目提供良好借鑒。