整體式橋臺設(shè)計要點分析

文/楊小東 北京特希達(dá)交通勘察設(shè)計院有限公司杭州分公司 浙江杭州 310000

1、整體結(jié)構(gòu)

我國在整體式橋臺的壓力和變形異常等問題上進(jìn)行了大量的研究，并積累了很多豐富的經(jīng)驗。依照現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)，我國的整體式橋臺橋梁建設(shè)還處在初級階段。因此相關(guān)企業(yè)應(yīng)當(dāng)根據(jù)整體式橋臺橋梁的受力特點，針對其特別的構(gòu)造專門進(jìn)行設(shè)計、施工，以提升橋梁整體施工質(zhì)量和施工效率。

某工程采用了整體式橋臺，分離立交橋的施工，在施工中橋面寬度設(shè)置為7.6 米，橋梁全長80 米，橋梁高度為9.29 米，在橋面上鋪設(shè)有抗?jié)B混凝土，臺量較為堅固，結(jié)構(gòu)中的主梁和鋼筋混凝土以及矩形蓋梁，均采用三柱式臺身，雙柱式橋墩（直徑為1.2 米），采用了單排鉆孔灌注樁的施工工藝，將鋼筋混凝土進(jìn)行承托和過渡受力，特點如下：整體式橋臺各部分受力在相互作用下構(gòu)成了整體，包括了主梁、臺、樁等按照上下兩部分進(jìn)行抵抗力作用的施工，在溫度提升、負(fù)荷加大以及水平壓力綜合作用下，實現(xiàn)了抵抗力與橋梁整體變形狀態(tài)下各項壓力指標(biāo)大小和諧的狀態(tài)[1]。

在相同的約束力狀態(tài)下，使用搭板設(shè)計，使得搭板底面以及側(cè)面土體約束作用力不斷升高，實現(xiàn)后臺搭板和翼墻結(jié)構(gòu)的整體性，對結(jié)構(gòu)的整體受力產(chǎn)生影響。同時為了提高橋梁對臺后土壓力的承受能力，在縱向上實現(xiàn)柔性和超靜定結(jié)構(gòu)的結(jié)合，施工單位應(yīng)當(dāng)做到整體適應(yīng)橋臺，對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行再設(shè)計，實現(xiàn)橋梁的超靜定結(jié)構(gòu)。溫度變化時，后臺土體會被壓縮，因此會產(chǎn)生較大的抵抗力，為了避免這種情況的發(fā)生，要對剛性的結(jié)構(gòu)和內(nèi)力進(jìn)行改造，實現(xiàn)對橋臺和臺后土的合理設(shè)計，經(jīng)過進(jìn)行具體建造、特殊設(shè)計之后，減少二次離合臺后土壓力等不利情況的發(fā)生。

2、設(shè)計構(gòu)造概要

由于整體式橋臺主梁連接必須進(jìn)行特定的設(shè)計，為了適應(yīng)整座橋的受力，強化變形，因此在整體式橋臺橋梁上面的構(gòu)造和下面的構(gòu)造方面進(jìn)行整體連接之后，應(yīng)當(dāng)重點設(shè)計整體式橋臺橋梁等重要組成部分，再結(jié)合該工程分離立交橋構(gòu)造，對整體式橋臺橋梁的設(shè)計要素進(jìn)行簡單分析。整體式橋臺橋梁與普通結(jié)構(gòu)橋梁橋臺相比，在較大的水平推力和臺后水平土抗力的作用下，前者能夠有效防止梁體和臺體變形等問題出現(xiàn)，顯示出巨大的優(yōu)點。

2.1 經(jīng)過特殊設(shè)計，實現(xiàn)橋臺蓋梁與臺柱連接的地方剛度變化范圍的設(shè)置，將作用力集中在剛度承托，橋臺蓋梁下方4 米范圍內(nèi)的節(jié)點，作用力的減少，預(yù)防混凝土裂開。為了減輕臺后土的作用力，采用了具有相當(dāng)韌性和彈性的高壓聚乙烯泡沫塑料，使用鍍鋅鋼絲網(wǎng)進(jìn)行臺身的環(huán)繞工藝，容易發(fā)生橋臺和臺后土體之間“硬碰硬”的問題。為了限制臺后土體中水分腐蝕橋臺，在外包裝上采用低密度泡沫塑料橋臺的方式，增強了材料的抗老化性富于彈性，同時提高了抗壓強度，保證了橋臺和臺后土體之間不會發(fā)生“硬碰硬”問題。

具有相當(dāng)?shù)捻g性和彈性的高壓聚乙烯泡沫塑料，能夠預(yù)防臺后土體中水分對橋臺的腐蝕，同時還可以增強外包裝低密度泡沫塑料的抵抗力，提高施工效率，減少施工周期。

2.2 搭板的處理，在搭板分段點和鋼筋混凝土枕梁上，連接位置設(shè)置了變形縫，高度為25厘米，深度為十厘米[2]。

這樣做的方式是為了適應(yīng)上面結(jié)構(gòu)傳遞的水平變形，保證在溫度變化的狀態(tài)下，能夠預(yù)防臺后涂料不均勻，導(dǎo)致搭板、臺帽出現(xiàn)破損，使用填充式伸縮混合料進(jìn)行填埋。在改性瀝青束縛的狀態(tài)下鋪設(shè)土工布，在底部實行了連接解封，同時將橋臺臺帽和搭板進(jìn)行連接。

2.3 為了解決橋臺周圍的排水問題，在原來地面處橫橋方向設(shè)置橫向排水盲溝，在施工臺后填土?xí)r逐層夯實，填筑材料，采取摩擦角度，大透水性較好強度高的沙粒，保證排水暢通。

采用斜樁基礎(chǔ)，合理安排伸縮縫位置。可在相鄰橋臺的一跨采用伸縮縫，適當(dāng)加大所謂的斜樁基礎(chǔ)，對于多跨（一般＞8 跨）橋梁，在臺前加設(shè)一定傾斜角度的斜樁，實則為豎直樁與斜樁的混合樁基以豎直樁承擔(dān)橋臺的設(shè)計荷載，并設(shè)置四氟板支座，斜樁較豎直樁在施工上有一定的難度，對于薄壁橋臺的壁厚取值須比標(biāo)準(zhǔn)圖，避免臺壁出現(xiàn)裂縫，由于橋頭填土和軟基下沉變形而產(chǎn)生的水平推力，以利橋臺及上部位稱變形。

加大錐體護(hù)坡范圍，以大錐體填土來平衡臺背引道填土壓力，臺后填土采用輕質(zhì)材料，或在重力式擋墻填土內(nèi)埋設(shè)鋼筋混凝土圓管、波紋鐵管等，作錐體護(hù)坡的坡腳基礎(chǔ)，既減輕臺背填土重量，又增強臺背填土的穩(wěn)定，起到支持臺前臺后軟基均勻下沉的作用，達(dá)到保護(hù)橋臺整體結(jié)構(gòu)的目的[3]。

填筑材料的選擇，能夠很好地解決排水問題，保證橋臺周圍原有的橫橋方向能夠有設(shè)置有排水盲溝，使得夯實度不斷增強。對于臺梁接點的設(shè)計，采用主梁的伸縮向后移動和向前移動的方式，這種方式能夠?qū)嵭辛⒔粯蛄汉椭髁旱慕Y(jié)合點，采取梁板和橫梁整體澆筑的固結(jié)方式，防止主梁內(nèi)力不斷變化，通過橋臺反作用用于主梁，實行臺后土壓力作用的改變。此時臺梁節(jié)點內(nèi)部較為復(fù)雜，應(yīng)從節(jié)點的構(gòu)造角度進(jìn)行設(shè)計方面的考慮。

結(jié)語：

通過對受力特點的分析，結(jié)合該工程整體性橋臺橋梁的施工實際，將分離立交橋的設(shè)計進(jìn)行實際的細(xì)部的改造，最后得出結(jié)論如下，橋頭上面的搭板，利用高粘彈性的橡膠改性瀝青作為變形縫的填充材料，縮短了工期，實現(xiàn)了施工的便利，保證接縫施工的質(zhì)量，使得接縫施工后，行車更加舒適和更加平滑。臺后土體在結(jié)構(gòu)的不利影響下，能夠有效解決橋臺移動發(fā)生的變形問題，同時降溫后臺與臺后填土之間出現(xiàn)的縫隙不再增大，發(fā)揮了高壓聚乙烯泡沫塑料的優(yōu)勢，使得臺帽和臺柱能夠在不斷升溫的作用下，不增強承壓，削弱了臺后土壓力對結(jié)構(gòu)的不利影響。經(jīng)過一年的運營之后，該工程內(nèi)整體式橋臺橋梁結(jié)構(gòu)沒有出現(xiàn)破損，說明采取的構(gòu)造設(shè)計舉措是合理和有效的，使得行車更加舒適。