城市高架橋橋墩布置淺析

1、    城市高架橋橋墩布置淺析    吳瓊摘要：隨著我國高速公路的飛速發(fā)展，橋梁結(jié)構(gòu)形式越來越多，施工難度日趨加大，技術(shù)含量逐漸增高。近年來，高墩柱在高速公路建設(shè)，特別是在山區(qū)的高速公路和城市高架的建設(shè)中被廣泛采用。本文簡要介紹了城市高架橋高墩柱的特點(diǎn)，分析了施工難點(diǎn)，供同行參考。關(guān)鍵詞：城市高架橋；橋墩布置中圖分類號：u448文獻(xiàn)標(biāo)識碼： a引言近年來，城市交通擁堵嚴(yán)重，為緩解交通壓力，開始建設(shè)市內(nèi)高架橋快速通道，尤其是在主要交通路口，修建2層、3層的大型互通立交，使得橋梁墩柱高度超過20m。由于是城市橋梁，要求在保證工程施工質(zhì)量的前提下，必須達(dá)到美化

2、環(huán)境的視覺效果。然而，在實(shí)施過程中會遇到許多問題，需要技術(shù)人員很好地解決。一、橋墩的形式橋墩外形上既要考慮與上部結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)，美觀；又要考慮對地面車輛通行的影響，不同截面對地面車輛的視線和安全情況也會產(chǎn)生影響。橋墩按其構(gòu)造可分為實(shí)體墩、空心墩、柱式墩、框架墩等；按其受力特點(diǎn)可分為剛性墩和柔性墩；按其施工工藝可分為就地砌筑或澆筑橋墩、預(yù)制安裝橋墩;按其截面形狀可分為矩形、圓形、圓端形、尖端形及各種截面組合而成的空心橋墩。墩身側(cè)面可垂直，也可以是斜坡式或臺階式。1、薄壁墩主要分為鋼筋混凝土薄壁墩和雙壁墩以及v形墩三類。其共同特點(diǎn)是在橫橋向的長度基本和其他形式的墩相同，但是在縱橋向的長度很小。其優(yōu)點(diǎn)是

3、，可以節(jié)省材料，減輕橋墩的自重，同時(shí)雙壁墩可以增加橋墩的剛度，減小主梁支點(diǎn)負(fù)彎矩，增加橋梁美觀;v形墩可以間接的減小主梁的跨度，使跨中彎矩減小，同時(shí)又具有拱橋的一些特點(diǎn)，更適合大跨度橋的建造。2、柔性墩是在多跨橋的兩端設(shè)置剛性較大的橋臺，中墩均為柔性墩。即墩體的整體剛度很小，在墩頂水平推力的作用下發(fā)生較大的水平位移。優(yōu)點(diǎn)是由于橋墩的水平推力是按各墩的剛度分配的，故分配到每個(gè)柔性墩上的水平推力很小。3、柱式墩一般由基礎(chǔ)上的承臺、柱式墩身和蓋梁組成。優(yōu)點(diǎn)是能減輕墩身自重，節(jié)約圬工材料，比較美觀，剛度和強(qiáng)度都較大，在有漂流物和流冰的河流中可以使用。4、樁式墩樁式墩是將鉆孔樁基礎(chǔ)向上延伸作為橋墩的墩身

4、，在樁頂澆筑蓋梁。在墩位上的橫向可以是一根或多根樁，設(shè)置一排樁時(shí)叫排樁墩。優(yōu)點(diǎn)是材料用量經(jīng)濟(jì)，施工簡便，適合平原地區(qū)建橋使用;缺點(diǎn)是跨度不宜做的太大，一般小于13m，且在有漂流物和流速過大的河流中不宜采用。5、空心式可采用鋼筋混凝土或混凝土。優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省材料，減輕橋墩的自重，施工速度快，質(zhì)量好，節(jié)省模板支架;缺點(diǎn)是，抵抗流水沖擊和水中夾帶的泥砂或冰塊沖擊力的能力差，所以不宜在有上述情況的河流中采用。6、重力式是實(shí)體的圬工墩，主要靠自身的重量來平衡外力，從而保證橋墩的強(qiáng)度和穩(wěn)定。主要用c15或c15以上的片石混凝土澆筑，或用漿砌塊石和料石，也可以用混凝土預(yù)制塊砌筑。優(yōu)點(diǎn)是整體剛度大，抗傾覆性能以及

5、承重性能都很好;缺點(diǎn)是自重大，不宜做的過大而使橋梁自重加大。二、墩柱設(shè)計(jì)下面例舉某城市高架橋由于所在道路紅線寬度不足，無法滿足雙向六車道布置，所以主橋采用上下行空間并行，共用中間墩的布置形式（詳見附圖）。其中左側(cè)墩柱按兩端嵌固壓彎構(gòu)件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，荷載較小，柱子的計(jì)算自由長度較短，故設(shè)計(jì)中考慮選用較小截面，為12x12米的方柱；右側(cè)承受b線的全部荷載(包括橫載、活載)還要分擔(dān)a線一半的荷載，軸向力很大。選用18×18米的方柱。墩柱頂橫向驗(yàn)算時(shí)，連同整個(gè)門架一起分析，按壓彎構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算時(shí)，右側(cè)12自由長度取帽梁頂至橫梁頂?shù)拈L度；沿橋縱向分析計(jì)算時(shí)，門架結(jié)構(gòu)對右側(cè)柱子的受力影響不大，

6、右側(cè)墩柱仍承擔(dān)80以上的縱向彎距。所以在設(shè)計(jì)中右側(cè)柱子12自由長度取柱子全高，計(jì)算結(jié)果表明：縱向力(溫度、制動力等)是控制右側(cè)墩柱設(shè)計(jì)(截面尺寸)的主要因素。結(jié)構(gòu)尺寸如圖示1?？缇€橋全線采用柱樁設(shè)計(jì)，按照承載力和受力特征，左側(cè)柱子下為一根垂150cm的樁基；右側(cè)墩柱下沿橋縱向布置兩根幣150cm樁，因?yàn)橛锌蚣艿挠绊?，由?cè)柱子底部橫橋向彎距很小，縱向彎距很大，所以，右側(cè)柱子下兩根樁基沿橋縱向排列。三、城市高架橋高墩柱的特點(diǎn)城市高架橋墩柱的高度一般在20m左右，幾何尺寸在1.52.5m，外形為帶裝飾槽的長方形實(shí)心混凝土體，墩柱上端為花盆狀，有些墩柱間設(shè)有上系梁，系梁底部為圓拱形，其目的主要體現(xiàn)城市

7、高架橋高墩柱的外觀美，卻給施工帶來了不小難度。（1）主筋連接方式的選擇主筋的連接方式主要有2種，焊接和機(jī)械連接。焊接的形式一般分平焊、立焊等，墩柱主筋焊接時(shí)采用立面搭接焊，較之平焊難度大，要求施焊人員具有較高的焊接水平；對于高墩柱而言，主筋連接建議使用機(jī)械連接中的直螺紋連接方式。與焊接方式相比較而言，直螺紋連接可提高施工效率、保證連接質(zhì)量，消除焊工水平參差不齊所帶來的質(zhì)量隱患。直螺紋連接質(zhì)量控制的關(guān)鍵在于2方面，后臺加工與前臺安裝。后臺加工時(shí)要完全按照規(guī)范要求進(jìn)行鋼筋直螺紋的加工并使用專用螺紋環(huán)規(guī)檢查螺紋的寬度、深度等指標(biāo)；后臺安裝時(shí)，使用專用力矩扳手進(jìn)行安裝，確保每根鋼筋的直螺紋力矩達(dá)到規(guī)范

8、要求。（2）模板的制作與安裝通常在模板加工制作前，需對所有墩柱的高度進(jìn)行配模。配模時(shí)，主要考慮模板節(jié)段的長度、重量，一般模板制作長度為3m/節(jié)，如節(jié)段長度過短，墩柱的分段太多，影響外觀視覺效果；如節(jié)段長度過長，模板太重，不易安裝、拆卸。在有些情況下必須制作一些短節(jié)模板，如20、30、50cm/節(jié)等，主要是為了調(diào)節(jié)帶系梁的墩柱，安裝時(shí)，需將短節(jié)模板安裝在墩柱底部，拆模后回填土可掩蓋短節(jié)模板處的混凝土，消除對外觀視覺效果的影響。四、軟弱地基的處理在搜集了墩臺設(shè)計(jì)所需資料后，我們根據(jù)作用在地基與基礎(chǔ)上的計(jì)算荷載的不同特性，以及各種荷載出現(xiàn)的幾率把作用荷載進(jìn)行分類，并將實(shí)際可能出現(xiàn)的荷載組合起來，確定

9、設(shè)計(jì)時(shí)的計(jì)算荷載。之后按其可能出現(xiàn)的最不利荷載組合情況進(jìn)行驗(yàn)算。確定了基底應(yīng)力之后，我們即可根據(jù)收集到的地質(zhì)資料選擇合適的持力層。如果地基承載力不夠時(shí)，那么就要對地基進(jìn)行處理。人工加固軟弱地基按其處理的基本原理大致可歸納為三類。第一類是挖除全部或部分軟弱地基土層，換填壓縮性低、強(qiáng)度高的土，稱為換土或墊層法。第二類是減小土體中的孔隙，使土密實(shí)，從而減小土的壓縮性，提高強(qiáng)度，有擠(壓)密法(如砂樁、夯實(shí)、振充碎石樁)，砂井預(yù)壓固結(jié)法。第三類是在土中注入或添加凝膠劑，填充孔隙，增強(qiáng)土顆粒間的聯(lián)結(jié)而達(dá)到加固目的，可以稱為液灌注加固法。在選擇地基處理的方法時(shí)，我們不要盲目地進(jìn)行選擇，應(yīng)通過工程地質(zhì)勘測和

10、土工試驗(yàn)，根據(jù)土層條件，結(jié)合上部構(gòu)造物，當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)條件及工程費(fèi)用等，綜合考慮決定處理方案。五、設(shè)計(jì)原則1、荷載設(shè)計(jì)對荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，不僅要考慮荷載類型，還應(yīng)考慮車輛制式。具體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，雙線列車荷載按照百分之百進(jìn)行計(jì)算，不采取相關(guān)的折減處理；至于制動力部分，則按照列車豎向靜活載的百分之十五進(jìn)行計(jì)算，另外，如果考慮離心力的影響時(shí)，則需要按照列車豎向靜活載的百分之十進(jìn)行計(jì)算。2、位移控制對橋墩進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，其剛度設(shè)計(jì)一直以來都是研究的重點(diǎn)。當(dāng)橋墩的剛度設(shè)計(jì)超過標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，則會導(dǎo)致造價(jià)偏高的問題；當(dāng)橋墩的剛度設(shè)計(jì)低于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，則會帶來不夠舒適，甚至不夠安全的問題。在剛度設(shè)計(jì)過程中，尋求一個(gè)平衡點(diǎn)便顯得尤為重要了。在設(shè)計(jì)過程中，做好墩頂彈性水平位移的有效控制能夠很好地解決橋墩剛度設(shè)計(jì)的問題。結(jié)束語就我國目前情況而言，由于橋墩設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)剛剛推行不久，所以，相關(guān)設(shè)計(jì)存在很大的難度。作為橋墩設(shè)計(jì)人員，應(yīng)該將相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)落到實(shí)處，不僅要保證工程的質(zhì)量，而且要控制工程造價(jià)，還要加快施工進(jìn)度。在實(shí)際設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，應(yīng)充分考慮實(shí)際需求，如提高或保證列車運(yùn)行的安全性、平穩(wěn)性以及舒適性等。只有對橋墩設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行不斷總結(jié)，才能促使橋墩設(shè)