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展，橋梁結構形式越來越多，施工難度日趨加大，技術含量逐漸增高。近年來，高墩柱在高速公路建設，特別是在山區的高速公路和城市高架的建設中被廣泛采用。本文簡要介紹了城市高架橋高墩柱的特點，分析了施工難點，供同行參考。

關鍵詞：城市高架橋；橋墩布置

中圖分類號：U448文獻標識碼： A

引言

近年來，城市交通擁堵嚴重，為緩解交通壓力，開始建設市內高架橋快速通道，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量的前提下，必須達到美化環境的視覺效果。然而，在實施過程中會遇到許多問題，需要技術人員很好地解決。

一、橋墩的形式

橋墩外形上既要考慮與上部結構的協調，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生影響。橋墩按其構造可分為實體墩、空心墩、柱式墩、框架墩等；按其受力特點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。其優點是，可以節省材料，減輕橋墩的自重，同時雙壁墩可以增加橋墩的剛度，減小主梁支點負彎矩，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，同時又具有拱橋的一些特點，更適合大跨度橋的建造。

2、柔性墩

是在多跨橋的兩端設置剛性較大的橋臺，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生較大的水平位移。優點是由于橋墩的水平推力是按各墩的剛度分配的，故分配到每個柔性墩上的水平推力很小。

3、柱式墩

一般由基礎上的承臺、柱式墩身和蓋梁組成。優點是能減輕墩身自重，節約圬工材料，比較美觀，剛度和強度都較大，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向上延伸作為橋墩的墩身，在樁頂澆筑蓋梁。在墩位上的橫向可以是一根或多根樁，設置一排樁時叫排樁墩。優點是材料用量經濟，施工簡便，適合平原地區建橋使用;缺點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。優點是節省材料，減輕橋墩的自重，施工速度快，質量好，節省模板支架;缺點是，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，從而保證橋墩的強度和穩定。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，也可以用混凝土預制塊砌筑。優點是整體剛度大，抗傾覆性能以及承重性能都很好;缺點是自重大，不宜做的過大而使橋梁自重加大。

二、墩柱設計

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）。其中左側墩柱按兩端嵌固壓彎構件進行結構分析，荷載較小，柱子的計算自由長度較短，故設計中考慮選用較小截面，為1．2x1．2米的方柱；右側承受b線的全部荷載(包括橫載、活載)還要分擔a線一半的荷載，軸向力很大。選用1．8×1．8米的方柱。墩柱頂橫向驗算時，連同整個門架一起分析，按壓彎構件進行強度驗算時，右側1／2自由長度取帽梁頂至橫梁頂的長度；沿橋縱向分析計算時，門架結構對右側柱子的受力影響不大，右側墩柱仍承擔80％以上的縱向彎距。所以在設計中右側柱子1／2自由長度取柱子全高，計算結果表明：縱向力(溫度、制動力等)是控制右側墩柱設計(截面尺寸)的主要因素。結構尺寸如圖示1。

跨線橋全線采用柱樁設計，按照承載力和受力特征，左側柱子下為一根垂150cm的樁基；右側墩柱下沿橋縱向布置兩根幣150cm樁，因為有框架的影響，由側柱子底部橫橋向彎距很小，縱向彎距很大，所以，右側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

城市高架橋墩柱的高度一般在20m左右，幾何尺寸在1.5～2.5m，外形為帶裝飾槽的長方形實心混凝土體，墩柱上端為花盆狀，有些墩柱間設有上系梁，系梁底部為圓拱形，其目的主要體現城市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，焊接和機械連接。焊接的形式一般分平焊、立焊等，墩柱主筋焊接時采用立面搭接焊，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、保證連接質量，消除焊工水平參差不齊所帶來的質量隱患。直螺紋連接質量控制的關鍵在于2方面，后臺加工與前臺安裝。后臺加工時要完全按照規范要求進行鋼筋直螺紋的加工并使用專用螺紋環規檢查螺紋的寬度、深度等指標；后臺安裝時，使用專用力矩扳手進行安裝，確保每根鋼筋的直螺紋力矩達到規范要求。

（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行配模。配模時，主要考慮模板節段的長度、重量，一般模板制作長度為3m/節，如節段長度過短，墩柱的分段太多，影響外觀視覺效果；如節段長度過長，模板太重，不易安裝、拆卸。在有些情況下必須制作一些短節模板，如20、30、50cm/節等，主要是為了調節帶系梁的墩柱，安裝時，需將短節模板安裝在墩柱底部，拆模后回填土可掩蓋短節模板處的混凝土，消除對外觀視覺效果的影響。

四、軟弱地基的處理

在搜集了墩臺設計所需資料后，我們根據作用在地基與基礎上的計算荷載的不同特性，以及各種荷載出現的幾率把作用荷載進行分類，并將實際可能出現的荷載組合起來，確定設計時的計算荷載。之后按其可能出現的最不利荷載組合情況進行驗算。

確定了基底應力之后，我們即可根據收集到的地質資料選擇合適的持力層。如果地基承載力不夠時，那么就要對地基進行處理。

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，從而減小土的壓縮性，提高強度，有擠(壓)密法(如砂樁、夯實、振充碎石樁)，砂井預壓固結法。第三類是在土中注入或添加凝膠劑，填充孔隙，增強土顆粒間的聯結而達到加固目的，可以稱為液灌注加固法。

在選擇地基處理的方法時，我們不要盲目地進行選擇，應通過工程地質勘測和土工試驗，根據土層條件，結合上部構造物，當地有關條件及工程費用等，綜合考慮決定處理方案。

五、設計原則

1、荷載設計

對荷載進行設計的過程中，不僅要考慮荷載類型，還應考慮車輛制式。具體設計環節，雙線列車荷載按照百分之百進行計算，不采取相關的折減處理；至于制動力部分，則按照列車豎向靜活載的百分之十五進行計算，另外，如果考慮離心力的影響時，則需要按照列車豎向靜活載的百分之十進行計算。

2、位移控制

對橋墩進行設計時，其剛度設計一直以來都是研究的重點。當橋墩的剛度設計超過標準時，則會導致造價偏高的問題；當橋墩的剛度設計低于標準時，則會帶來不夠舒適，甚至不夠安全的問題。在剛度設計過程中，尋求一個平衡點便顯得尤為重要了。在設計過程中，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計的問題。

結束語

就我國目前情況而言，由于橋墩設計規范標準剛剛推行不久，所以，相關設計存在很大的難度。作為橋墩設計人員，應該將相關技術標準落到實處，不僅要保證工程的質量，而且要控制工程造價，還要加快施工進度。在實際設計環節，應充分考慮實際需求，如提高或保證列車運行的安全性、平穩性以及舒適性等。只有對橋墩設計經驗進行不斷總結，才能促使橋墩設計水平的進一步提高。

參考文獻

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