橋梁橋墩設(shè)計(jì)要點(diǎn)探究

許彥召

（日照交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，山東 日照 276800）

橋梁工程是我國(guó)交通基礎(chǔ)設(shè)施中的重要組成部分，近年來(lái)隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)能力的提高，橋梁工程的設(shè)計(jì)建設(shè)水平也取得了較快的發(fā)展。文章以某橋梁工程為例，說(shuō)明橋墩設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，該工程采用的是雙箱單室的簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)，其跨徑為32 m，而橋墩部分則采用了花瓶式的設(shè)計(jì)，同時(shí)在橋墩的外側(cè)還設(shè)計(jì)了凹槽。

1 橋梁橋墩的基本設(shè)計(jì)原則分析

1.1 橋梁橋墩的荷載設(shè)計(jì)原則

設(shè)計(jì)橋梁橋墩時(shí)，應(yīng)根據(jù)橋墩實(shí)際荷載來(lái)進(jìn)行荷載設(shè)計(jì)，同時(shí)還要結(jié)合橋梁的通車類型以及車輛在橋上的設(shè)計(jì)時(shí)速等相關(guān)參數(shù)來(lái)對(duì)荷載進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

1.2 橋梁橋墩的剛度控制原則

橋梁橋墩的剛度設(shè)計(jì)是橋墩設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)之一，一旦橋墩剛度的設(shè)計(jì)值不符合橋梁工程的實(shí)際需要時(shí)就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的問題，當(dāng)設(shè)計(jì)剛度過(guò)高時(shí)，會(huì)造成工程造價(jià)的增加；而當(dāng)設(shè)計(jì)剛度沒有達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響橋梁工程的整體安全性。因此，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)設(shè)計(jì)剛度和經(jīng)濟(jì)性這兩方面因素進(jìn)行平衡，合理設(shè)置橋墩結(jié)構(gòu)剛度，從而有效控制橋墩頂部的水平彈性位移。

2 橋梁橋墩設(shè)計(jì)的基本要點(diǎn)分析

2.1 橋梁橋墩的造型設(shè)計(jì)要點(diǎn)

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，在橋梁工程的設(shè)計(jì)建設(shè)中既要保證設(shè)計(jì)符合各項(xiàng)安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、具有較好的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，同時(shí)橋墩設(shè)計(jì)還要能夠與其周邊環(huán)境形成協(xié)調(diào)統(tǒng)一的效果。所以，在設(shè)計(jì)橋墩的具體造型時(shí)要綜合考慮其造型與梁部結(jié)構(gòu)外型是否協(xié)調(diào)，橋墩施工以及后期維護(hù)管理的便利性、橋墩造型的實(shí)用性以及造型是否符合當(dāng)代的審美偏好、造型與周邊自然環(huán)境的融合性等因素。

在橋梁造型的設(shè)計(jì)計(jì)算中，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范和技術(shù)要求來(lái)合理選擇橋墩的具體斷面形狀，并根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的整體體積以及面積來(lái)控制橋墩的具體尺寸，從而盡量減少對(duì)周邊自然生態(tài)環(huán)境的影響。

2.2 橋梁橋墩的動(dòng)力分析要點(diǎn)

橋墩設(shè)計(jì)中的動(dòng)力分析主要包括三方面的內(nèi)容，以本橋墩設(shè)計(jì)為例，其動(dòng)力分析首先是要對(duì)橋墩的花瓶式造型進(jìn)行仿真模擬分析，同時(shí)要詳細(xì)分析該橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性特點(diǎn)，還要結(jié)合車輛的行使進(jìn)一步分析其動(dòng)力特征，從而確定車輛運(yùn)行的安全性。此外，還應(yīng)在設(shè)計(jì)中充分考慮車輛在行使過(guò)程中的舒適性等因素。根據(jù)表1中所示各項(xiàng)參數(shù)分析可知，本橋墩所采用的花瓶式設(shè)計(jì)和橋梁結(jié)構(gòu)在動(dòng)力特性方面均符合各項(xiàng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，同時(shí)也具有較好的舒適性和安全性。

表1 墩頂水平線剛度最小限值

2.3 橋梁橋墩的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.3.1 橋梁橋墩墩頂水平線的設(shè)計(jì)剛度要點(diǎn)

在橋梁橋墩的設(shè)計(jì)中，必須保證其結(jié)構(gòu)的受力能力能夠達(dá)到相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范，因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)嚴(yán)格控制橋墩頂部結(jié)構(gòu)水平相的縱向剛度和橫向剛度，只有橋墩的結(jié)構(gòu)剛度與橋梁工程的實(shí)際需要以及相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相一致時(shí)，才能保證橋梁整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，同時(shí)還可以減少橋梁出現(xiàn)橫向振動(dòng)現(xiàn)象。此外，橋墩頂部水平先的剛度設(shè)計(jì)也關(guān)系到后期維護(hù)管理工作的便利性以及維修養(yǎng)護(hù)的難度，因此，設(shè)計(jì)人員必須嚴(yán)格按照相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置，為維護(hù)檢修工作創(chuàng)造良好的條件。

2.3.2 橋梁橋墩水平力的縱向分配設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在橋墩的設(shè)計(jì)中，縱向水平力的分配是設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)之一，要根據(jù)橋墩類型的不同來(lái)確定其實(shí)際的縱向水平力的分配。例如，在固定式橋墩中，橋墩頂部的縱向水平力也就是其縱向力的總和，而在非固定式的橋墩中，其墩頂?shù)目v向水平力主要是支座摩阻力。如果橋墩采用的是聯(lián)間敦式設(shè)計(jì)，其縱向水平力則主要是橋墩頂部?jī)膳趴v向支座的摩阻力間的差值。在設(shè)計(jì)中要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行合理的分配設(shè)計(jì)。

2.3.3 橋梁橋墩相關(guān)構(gòu)件的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在橋墩的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)遵守以下設(shè)計(jì)原則，來(lái)進(jìn)行墩身截面的設(shè)計(jì)，即墩身高度結(jié)合抗震等要求設(shè)置橫系梁，滿足橋梁整體安全，合理控制施工的技術(shù)難度，并為后期的養(yǎng)護(hù)維修創(chuàng)造便利條件。同時(shí)橋墩部件的設(shè)計(jì)還應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況來(lái)合理選擇圓端形或者矩形的截面形狀。一般來(lái)說(shuō)，墩頂與梁底的設(shè)計(jì)間距應(yīng)為60 cm。

在橋墩的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中為了便于后期對(duì)橋梁的支座以及梁部進(jìn)行維護(hù)檢修可以適當(dāng)增加相關(guān)附屬性構(gòu)件的設(shè)計(jì)。例如，可以在墩頂增加凹槽或者吊籃構(gòu)件的設(shè)計(jì)。一般在吊籃的設(shè)計(jì)中可以采用角鋼支架等材料，以便于對(duì)其進(jìn)行更換以及拆卸；同時(shí)可以采用鋼板作為吊籃人行板的制作材料。以本橋墩設(shè)計(jì)中所采用的凹槽設(shè)計(jì)為例，其在活動(dòng)支座處增加了爬梯的設(shè)計(jì)以連接梁端部底板，從而為后期的養(yǎng)護(hù)檢修工作創(chuàng)造了便利條件。

2.4 橋梁橋墩的耐久性設(shè)計(jì)要點(diǎn)

橋墩的設(shè)計(jì)必須高度重視其耐久性設(shè)計(jì)，以延長(zhǎng)橋梁工程的使用壽命。在橋墩的耐久性設(shè)計(jì)中，合理配置鋼筋數(shù)量是提高橋墩使用壽命的重要手段，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)橋梁工程的整體設(shè)計(jì)壽命來(lái)科學(xué)地配置橋墩結(jié)構(gòu)中鋼筋的規(guī)格和用量，以保證橋墩的使用壽命與橋梁的整體結(jié)構(gòu)相匹配。

由于現(xiàn)代的橋墩在設(shè)計(jì)施工中大多采用的是鋼筋混凝土材料，因此，其材料的性能以及質(zhì)量、混凝土澆筑施工的質(zhì)量、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性以及后期維護(hù)管理的質(zhì)量都對(duì)橋墩的耐久性產(chǎn)生重要的影響。所以，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)橋墩時(shí)，要保證鋼筋混凝土材料的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)均符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范，同時(shí)應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際情況，采取相應(yīng)的控制措施保證橋墩結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。在設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)技術(shù)要求合理選擇混凝土的骨料和級(jí)配，避免在后續(xù)的施工過(guò)程中發(fā)生骨料質(zhì)量問題。此外，在處理預(yù)埋件時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)防腐設(shè)計(jì)，保證其結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)固性。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模和數(shù)量的不斷增長(zhǎng)，在橋梁工程的設(shè)計(jì)建造方面取得了明顯進(jìn)步，而橋墩作為橋梁重要的支撐結(jié)構(gòu)，其設(shè)計(jì)的水平和質(zhì)量將直接關(guān)系到橋梁工程投入使用后各項(xiàng)功能能否正常發(fā)揮，同時(shí)對(duì)于橋梁工程整體的穩(wěn)定性和安全性也有十分重要的作用和意義。但由于我國(guó)目前在橋墩的設(shè)計(jì)規(guī)范以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面還存在一定的不足之處，因此，在客觀上增加了橋墩設(shè)計(jì)的困難。故，設(shè)計(jì)人員在橋墩設(shè)計(jì)中應(yīng)不斷總結(jié)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，積極借鑒國(guó)內(nèi)外的成功案例，既要嚴(yán)格遵守相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范，落實(shí)各項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確保橋墩的設(shè)計(jì)質(zhì)量和水平能夠滿足橋梁工程的實(shí)際需要，同時(shí)也要對(duì)工程造價(jià)進(jìn)行合理的控制，從而全面提高我國(guó)橋梁設(shè)計(jì)的整體水平。