整体式桥台桥梁设计要点探讨

整体式桥台桥梁设计要点探讨

董万荣

甘肃科地工程咨询有限责任公司

摘要：近年来，我国在积极进行现代化建设的过程中，各地区桥梁工程不断增加，从整体上来看，没有接缝的桥梁使用性能以及寿命都更加符合现代化建设的需求，因此整体式桥台桥梁逐渐引起了人们的高度重视。鉴于此，本文首先对整体式桥梁的设计要点进行了全面分析，并以某整体式桥梁为例，对桥台桥梁设计流程展开了介绍，最后对整体式桥梁计算要点进行了论述，希望对我国桥梁建设领域的全面发展奠定一定理论基础。

关键词：整体式桥台；桥梁；设计要点

一、整体式桥梁的设计要点分析

第一，上部结构和下部结构在整体式桥梁中需要进行紧密的连接，同时桥梁整体结构需要在周围土地中嵌入，土体同桥梁之间可以互相作用。

第二，一定的约束力作用于变形中，再加上不均匀沉降在支座和温度效应中的产生，很容易导致次应力在结构中的形成。针对桥梁整体结构来讲，受力特性会受到次应力的严重影响。

第三，刚度在基础、上部结构、下部结构中对次应力具有重要的影响。如果固结结构存在于上、下部结构中，必须有针对性的进行建模，对基础刚度以及上部结构和下部结构进行模拟计算，在计算的过程中可以对桥梁的实际荷载进行确定[1]。在对整体式桥基础进行模拟时，单纯的对土的不利地质参数进行使用并不科学，如果拥有过小的基础刚度，将低估预应力效应以及温度效应中形成的约束反力，因此，设计人员必须对地质参数的最高值和最低值进行确定，并分别展开约束反力的计算。

第四，极限状态下的承载能力，如果开裂现象产生于混凝土结构中，将减小其刚度，弯矩以及内力在约束中也会随之降低。在这种情况下，应确保构件截面形式的合理性，从而有针对性的对次应力的大小进行控制。

第五，纵桥向在温差作用下会产生一定长度的改变，此时同约束力没有紧密的联系，但是此时可以减少伸缩缝，在这种情况下，将对台背后填土和桥台产生一定程度的影响。在不同温差变化下，向前和向后偏移的现象将产生于桥台背墙土中。同时，在实际设计过程中，设计人员还应当对单向移动速率在收缩和徐变中的产生进行充分的考虑。

第六，施工完成后，桥台在第一次移动并偏离土体方向后会一定程度上缓解静止土压力，此时产生的压力为主动土压力。反之，被动土压力将在桥台向土体推移过程中形成[2]。在不同的温度变化下，这种移动将呈现出周期性反复的特点，最终会导致后背填土被压实。不仅增大了下层土压力，同时还会导致沉降的现象产生在后背填土中。

二、某整体式桥台桥梁具体设计流程

（一）工程介绍

某桥梁为当地首座整体式桥梁，于2009年建成通车，桥梁日常使用中，拥有较多的重载车辆，在近8年的运营时间里，该桥梁始终保持良好的使用状态，为提升当地交通的便利性做出了重要贡献。

（二）总体几何布置

该整体式桥梁需要跨越国道，因此在设计中，应保证其拥有12m的净宽度和4×16m的跨径，该桥梁为直桥，国道位于桥下，其与桥梁中轴线之间的角度为90°，桥梁的纵向在竖曲线上，其拥有2000m的半径。

（三）桥梁结构设计要点

该整体式桥梁在设计的过程中共拥有4个孔，16m为其桥梁跨径，70m为桥梁的总长度。伸缩缝没有被设计到整体桥梁中，同时实现了台梁固结。

1.上部结构

先简支被应用于上部结构中，整体式预应力混凝土空心板被应用于后转墩中，在对桥台进行构建的过程中，将一体浇注应用在了空心板梁端现浇段和墙之间。

2.桥台

桥台属柔性桥台，在构建中对单排三柱式进行了应用，形成了固结的台梁，同时共同受力的情况产生在了梁、台和桩之间[3]。当较大的变化产生在台柱刚度以及台盖梁之中时，很容易导致裂缝产生于台柱身上，为了解决这一问题，设计人员将“V”字形的承托设置在了台柱身上部约4m处；当土体与桥台分离时，桥台将面临水侵蚀或者台土间空隙被灌入台后填土等问题，为了弥补这一问题，设计人员将改性沥青防水层涂刷在了台后，同时对泡沫塑料压缩层进行了设置，台后土压力作用得以缩小。

3.桥墩

针对整体式桥梁来讲，纵向位移在作用于桥墩中时是相对较大的，因此设计人员在对该整体式桥梁进行设计的过程中，对双柱式柔性桥墩进行了应用，其中D=1.2m，这样一来，刚度在桥墩中被有效减少。同时，为了促进柱身应力的降低，同样将“V”字形的承托设置在了横向柱身上部约4m处，此时强度在柱身中被有效提升。

4.基础

整体式桥梁在使用的过程中，位移将由上部结构向基础进行传递，为了提升基础的承受力，设计人员在对钻孔桩基础进行应用的过程中，非常注重其柔度。同时，基础很容易受到各种荷载约束力的影响，如冻胀和温度等引起的约束力等，因此在设计中，将换填砂土的措施应用在了1m宽的桩侧范围内和与柱顶拥有2~3m的距离处。

5.台梁结点处理

本桥梁工程中，将固接方式的结点应用在了处理台梁的施工中，预留钢筋现浇混凝土是构建结点的主要途径，在这种情况下，可以有效的连接下部桥台刚性与上部桥梁结构。

6.搭板及台后填土处理

长搭板被设置于桥台两侧，其规模为2×4m，枕梁被设置于两段间，其可以充分发挥支撑的作用。为了促使搭板能够对水平位移产生高度适应性，应对宽变形缝进行设置，变形缝的数量为两道。要想将板底面的约束效应降低，将改性沥青涂抹在了板底。为了将水害降到最低，同时有效预防台后沉降，台后填料应用了砂砾。分层夯实碾压被应用在了台后填料处理中，0.95为最低压实系数。

三、整体式桥梁计算要点

该整体式桥梁在运行的过程中，要想对结构变形产生高度的适应性，必须将墩台的柔性功能充分发挥出来。在分析内力效应时，必须对台后土以及上部和下部结构之间的互相作用进行充分的分析。该桥梁设计中对TDV软件进行了应用，在计算结构的内力效应时，构建了二维弹簧~框架计算模型。在设计墩台以及上部结构的过程中，对框架分析的内力效应进行了应用；设计桩时，在桩顶施加了框架分析的内力。整体设计中严格遵守了《公路桥涵基础设计规范》。

对土的水平抗力作用进行模拟是本桥梁计算过程中的重点内容，由于中砂是该桥台后填土，在设计中应对结构与土体之间的相互作用进行模拟，刚度输入模型在受压弹簧单元中的系数为土的水平抗力。Kh为土的水平抗力系数，计算公式为kh=m•z•b，其中各土层实测数据应用m来表示，结构计算宽度应用b来表示，土层深度应用z来表示。

结束语：

综上所述，在科学和信息技术不断进步的背景下，极大的推动了桥梁设计和建设领域的发展，整体式桥梁在应用不仅能够给予驾驶者极大的舒适度，同时呈现出了较强的耐久性，桥梁后期维护工作量相对较少，维护成本较低等优势，因此越来越多的应用于我国各地区的道路交通建设当中。在实际进行整体式桥梁建设的过程中，设计人员必须对桥台桥梁的设计要点进行充分的掌握，只有这样才能够提升桥梁工程的建设质量，为高效展开整体式桥梁工程施工奠定良好的基础。

参考文献：

[1]彭大文,洪锦祥.整体式桥台桥梁设计中的荷载组合研究[J].湘潭大学自然科学学报,2014,31(3):112-116.

[2]马竞,金晓勤.我国第一座整体式全无缝桥梁——广东清远四九桥的设计思路[J].中南公路工程,2015,27(2):32-34.

[3]郭志奇,王艳华.无缝式桥梁设计及半整体式桥台无缝桥梁的设计实践[J].中国高新技术企业,2016(11):55-56.