城市高架桥桥墩布置浅析

吴琼

摘要：随着我国高速公路的飞速发展，桥梁结构形式越来越多，施工难度日趋加大，技术含量逐渐增高。近年来，高墩柱在高速公路建设，特别是在山区的高速公路和城市高架的建设中被广泛采用。本文简要介绍了城市高架桥高墩柱的特点，分析了施工难点，供同行参考。

关键词：城市高架桥；桥墩布置

中图分类号：U448文献标识码： A

引言

近年来，城市交通拥堵严重，为缓解交通压力，开始建设市内高架桥快速通道，尤其是在主要交通路口，修建2层、3层的大型互通立交，使得桥梁墩柱高度超过20m。由于是城市桥梁，要求在保证工程施工质量的前提下，必须达到美化环境的视觉效果。然而，在实施过程中会遇到许多问题，需要技术人员很好地解决。

一、桥墩的形式

桥墩外形上既要考虑与上部结构的协调，美观；又要考虑对地面车辆通行的影响，不同截面对地面车辆的视线和安全情况也会产生影响。桥墩按其构造可分为实体墩、空心墩、柱式墩、框架墩等；按其受力特点可分为刚性墩和柔性墩；按其施工工艺可分为就地砌筑或浇筑桥墩、预制安装桥墩;按其截面形状可分为矩形、圆形、圆端形、尖端形及各种截面组合而成的空心桥墩。墩身侧面可垂直，也可以是斜坡式或台阶式。

1、薄壁墩

主要分为钢筋混凝土薄壁墩和双壁墩以及V形墩三类。其共同特点是在横桥向的长度基本和其他形式的墩相同，但是在纵桥向的长度很小。其优点是，可以节省材料，减轻桥墩的自重，同时双壁墩可以增加桥墩的刚度，减小主梁支点负弯矩，增加桥梁美观;V形墩可以间接的减小主梁的跨度，使跨中弯矩减小，同时又具有拱桥的一些特点，更适合大跨度桥的建造。

2、柔性墩

是在多跨桥的两端设置刚性较大的桥台，中墩均为柔性墩。即墩体的整体刚度很小，在墩顶水平推力的作用下发生较大的水平位移。优点是由于桥墩的水平推力是按各墩的刚度分配的，故分配到每个柔性墩上的水平推力很小。

3、柱式墩

一般由基础上的承台、柱式墩身和盖梁组成。优点是能减轻墩身自重，节约圬工材料，比较美观，刚度和强度都较大，在有漂流物和流冰的河流中可以使用。

4、桩式墩

桩式墩是将钻孔桩基础向上延伸作为桥墩的墩身，在桩顶浇筑盖梁。在墩位上的横向可以是一根或多根桩，设置一排桩时叫排桩墩。优点是材料用量经济，施工简便，适合平原地区建桥使用;缺点是跨度不宜做的太大，一般小于13m，且在有漂流物和流速过大的河流中不宜采用。

5、空心式

可采用钢筋混凝土或混凝土。优点是节省材料，减轻桥墩的自重，施工速度快，质量好，节省模板支架;缺点是，抵抗流水冲击和水中夹带的泥砂或冰块冲击力的能力差，所以不宜在有上述情况的河流中采用。

6、重力式

是实体的圬工墩，主要靠自身的重量来平衡外力，从而保证桥墩的强度和稳定。主要用c15或c15以上的片石混凝土浇筑，或用浆砌块石和料石，也可以用混凝土预制块砌筑。优点是整体刚度大，抗倾覆性能以及承重性能都很好;缺点是自重大，不宜做的过大而使桥梁自重加大。

二、墩柱设计

下面例举某城市高架桥由于所在道路红线宽度不足，无法满足双向六车道布置，所以主桥采用上下行空间并行，共用中间墩的布置形式（详见附图）。其中左侧墩柱按两端嵌固压弯构件进行结构分析，荷载较小，柱子的计算自由长度较短，故设计中考虑选用较小截面，为1．2x1．2米的方柱；右侧承受b线的全部荷载(包括横载、活载)还要分担a线一半的荷载，轴向力很大。选用1．8×1．8米的方柱。墩柱顶横向验算时，连同整个门架一起分析，按压弯构件进行强度验算时，右侧1／2自由长度取帽梁顶至横梁顶的长度；沿桥纵向分析计算时，门架结构对右侧柱子的受力影响不大，右侧墩柱仍承担80％以上的纵向弯距。所以在设计中右侧柱子1／2自由长度取柱子全高，计算结果表明：纵向力(温度、制动力等)是控制右侧墩柱设计(截面尺寸)的主要因素。结构尺寸如图示1。

跨线桥全线采用柱桩设计，按照承载力和受力特征，左侧柱子下为一根垂150cm的桩基；右侧墩柱下沿桥纵向布置两根币150cm桩，因为有框架的影响，由侧柱子底部横桥向弯距很小，纵向弯距很大，所以，右侧柱子下两根桩基沿桥纵向排列。

三、城市高架桥高墩柱的特点

城市高架桥墩柱的高度一般在20m左右，几何尺寸在1.5～2.5m，外形为带装饰槽的长方形实心混凝土体，墩柱上端为花盆状，有些墩柱间设有上系梁，系梁底部为圆拱形，其目的主要体现城市高架桥高墩柱的外观美，却给施工带来了不小难度。

（1）主筋连接方式的选择

主筋的连接方式主要有2种，焊接和机械连接。焊接的形式一般分平焊、立焊等，墩柱主筋焊接时采用立面搭接焊，较之平焊难度大，要求施焊人员具有较高的焊接水平；对于高墩柱而言，主筋连接建议使用机械连接中的直螺纹连接方式。与焊接方式相比较而言，直螺纹连接可提高施工效率、保证连接质量，消除焊工水平参差不齐所带来的质量隐患。直螺纹连接质量控制的关键在于2方面，后台加工与前台安装。后台加工时要完全按照规范要求进行钢筋直螺纹的加工并使用专用螺纹环规检查螺纹的宽度、深度等指标；后台安装时，使用专用力矩扳手进行安装，确保每根钢筋的直螺纹力矩达到规范要求。

（2）模板的制作与安装

通常在模板加工制作前，需对所有墩柱的高度进行配模。配模时，主要考虑模板节段的长度、重量，一般模板制作长度为3m/节，如节段长度过短，墩柱的分段太多，影响外观视觉效果；如节段长度过长，模板太重，不易安装、拆卸。在有些情况下必须制作一些短节模板，如20、30、50cm/节等，主要是为了调节带系梁的墩柱，安装时，需将短节模板安装在墩柱底部，拆模后回填土可掩盖短节模板处的混凝土，消除对外观视觉效果的影响。

四、软弱地基的处理

在搜集了墩台设计所需资料后，我们根据作用在地基与基础上的计算荷载的不同特性，以及各种荷载出现的几率把作用荷载进行分类，并将实际可能出现的荷载组合起来，确定设计时的计算荷载。之后按其可能出现的最不利荷载组合情况进行验算。

确定了基底应力之后，我们即可根据收集到的地质资料选择合适的持力层。如果地基承载力不够时，那么就要对地基进行处理。

人工加固软弱地基按其处理的基本原理大致可归纳为三类。第一类是挖除全部或部分软弱地基土层，换填压缩性低、强度高的土，称为换土或垫层法。第二类是减小土体中的孔隙，使土密实，从而减小土的压缩性，提高强度，有挤(压)密法(如砂桩、夯实、振充碎石桩)，砂井预压固结法。第三类是在土中注入或添加凝胶剂，填充孔隙，增强土颗粒间的联结而达到加固目的，可以称为液灌注加固法。

在选择地基处理的方法时，我们不要盲目地进行选择，应通过工程地质勘测和土工试验，根据土层条件，结合上部构造物，当地有关条件及工程费用等，综合考虑决定处理方案。

五、设计原则

1、荷载设计

对荷载进行设计的过程中，不仅要考虑荷载类型，还应考虑车辆制式。具体设计环节，双线列车荷载按照百分之百进行计算，不采取相关的折减处理；至于制动力部分，则按照列车竖向静活载的百分之十五进行计算，另外，如果考虑离心力的影响时，则需要按照列车竖向静活载的百分之十进行计算。

2、位移控制

对桥墩进行设计时，其刚度设计一直以来都是研究的重点。当桥墩的刚度设计超过标准时，则会导致造价偏高的问题；当桥墩的刚度设计低于标准时，则会带来不够舒适，甚至不够安全的问题。在刚度设计过程中，寻求一个平衡点便显得尤为重要了。在设计过程中，做好墩顶弹性水平位移的有效控制能够很好地解决桥墩刚度设计的问题。

结束语

就我国目前情况而言，由于桥墩设计规范标准刚刚推行不久，所以，相关设计存在很大的难度。作为桥墩设计人员，应该将相关技术标准落到实处，不仅要保证工程的质量，而且要控制工程造价，还要加快施工进度。在实际设计环节，应充分考虑实际需求，如提高或保证列车运行的安全性、平稳性以及舒适性等。只有对桥墩设计经验进行不断总结，才能促使桥墩设计水平的进一步提高。

参考文献

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