预制装配式T梁桥高墩型式选择分析

预制装配式 T梁桥高墩型式选择分析

张旭云

45273019780926**** 四川 成都 610000

摘要：社会经济实力的快速发展，使高速公路的基础建设越来越完善，平原地区的高速公路系统已基本完善，同时为推动西部大开发战略，我国在山区高速公路的建设方面投入的力度逐渐增大，各种山区高速公路工程不断出现，以保障社会经济的全面发展。山区的地貌类型多样，起伏较大，河谷众多，使高速公路的建设发展具有较高的复杂性。通过在山谷和河流上方建设桥梁，能够保障高速公路的线行平顺，但由于部分山区地段存在较高的高程差，使桥梁施工阶段遇到高墩情况，是公路桥梁施工中要特别重视的工程要点。

关键词：T梁桥；高墩型式；选择分析

引言

在山区高速公路的桥梁工程当中，因为在设计桥梁工程的建设方案时不会存在桥下通航的限制，所以建设单位在设计阶段当中，注重提高桥墩的力学性能，以达到高速公路的建设需求。但不同的设计单位的设计要点存在差异，导致桥梁设计阶段中未建立统一的标准。通过使用预制式拼装结构进行桥梁建设，在确保桥梁工程施工效率的同时，能够有效的降低工程成本，以保障桥梁工程的整体效益。部分高墩桥梁选择大跨径预应力混凝土刚构，但为更好的体现标准化施工的优势，所以建设单位通常会选择常规跨径的梁桥，其跨径多数在40m左右，截面型式通常以装配式T梁为主。从结构体系上来说，可将装配式T梁刚构桥划分到连续梁桥类中，其结构形式主要是先简支后连续，装配式T梁刚构具有较高的刚度和良好的抗震能力，结构的受压形变较小，且具有简易的后期养护。因其具有的众多优点，桥梁建设单位对其的重视程度日益加深。

1公路高墩型式分析

高墩结构特点主要有以下几个方面：第一，由于桥墩高度通常高于40m，导致桥墩的具有较高的长细比，因此建设单位需要注重考虑桥墩结构的稳定性和非线性问题。第二，对于双柱圆柱墩来讲，其能够有效的优化矩形实心墩的横向刚度，且具有均衡的受力性能。双柱圆柱墩在保障工程质量的同时，具有较低的成本造价，因此被广泛应用于墩高小于40m的桥梁工程当中。第三，根据调研资料能够得知，在墩高小于60m的桥梁工程当中，通常使用矩形实心墩，主要是因为在更高的桥梁工程当中，其提供的横向刚度和抗扭刚度难以达到工程需求，必须提高截面尺寸来增强横向刚度和抗扭刚度，但会造成混凝土的用量大幅上升，对地基带来更大的承载压力，导致桩基础的施工成本上升，无法满足工程的经济性需求。第四，与实心墩相比较，空心墩具有更繁杂的施工环节，但空心墩的受力情况更加合理。如果桥墩截面面积变动不大，能够调整空心墩的纵、横向尺寸，来提高桥墩的高度，具有较大的灵活性，因此，空心墩的适用范围更加广泛。

2预制装配式T梁高墩静力分析

静力分析中的设计参数主要有：第一，混凝土的重力密度为γ=26kN/m3，混凝土的弹性模量为EC=3.45104MPa。第二，沥青混凝土的重力密度为γ=24kN/m3。第三，将车道荷载使桥梁墩台出现不利纵向力所在位置的总重力的一成，作为静力分析当中的汽车制动力。对于公路I级汽车荷载的制动力来说，其标准值需要超过165kN。对于双向行驶车道的汽车荷载制动来说，其标准值应当是单道制动力标准的双倍。本文所研究桥体数据：总长为160m，道路跨径为40m，车道荷载均布力为qk=10.5kN/m，线性集中荷载为Pk=320kN，可得出汽车的重量是2000kN，则汽车重量的一成是200kN，超过汽车荷载的制动力标准值，因此将200kN作为单车道的汽车制动力。而该桥的车道为双向行驶型，因此其中车道总汽车荷载制动力为400kN。第四，需要考虑制作的不均匀沉淀现象。

3稳定性计算分析

在现阶段的高速公路建设当中，通常选择连续桥梁，当桥墩较小时，不用将稳定性问题作为重点内容。但如果桥墩较大的情况时，就必须要重视稳定性问题，同时要注意在桥梁施工阶段、以及运营成桥环节时存在失稳的问题。对于装配式T梁桥的预制T梁来说，只需着重分析单墩接受和运营成桥阶段的稳定性，从而确定造成高墩失稳的主要因素，进而采取相应预防措施。

3.1运营成桥阶段的稳定性分析

在运营成桥阶段的稳定分析当中，需要着重分析的成桥自重荷载、汽车制动力、风荷载、整体温度变化等。在成桥阶段的屈曲工况组合中，两组工况共同有：自重荷载、二期恒载、活载、汽车制动力、横纵风荷载。但两工况的温度变化有所不同，一组为温度升高，二组为温度降低。

表1成桥阶段一阶屈曲稳定特征值λ

根据表1所显示的一阶屈曲稳定安全系数分析能够知道：第一，当墩型相同时，成桥稳定特征值与桥墩的高度成反比，桥墩高度越大，成桥的稳定性就会越差。第二，通过表中数据进行对比可知，矩形空心墩的屈曲稳定特征值最高，因此其成桥阶段的稳定性最好。而双柱圆柱墩的屈曲稳定特征值最小，其成桥阶段的稳定性最差。

4桥墩施工方法分析

墩是其下部结构的重要部分，常用的桥墩施工方法有：第一，满堂支架施工。通过碗扣式脚手架，能够进行架立模板和绑扎钢筋等工作，同时也便于人员行走。以混凝土输送泵作为混凝土的主要运输方式。第二，无支架施工。人员通过扶梯行走，以钢管设置施工平台，以进行施工作业。以汽车吊机作为混凝土的运输方式。第三，塔吊施工。如桥墩高度超过30m，需要在桥墩周围搭设塔吊，塔吊需要跟墩柱预埋件、以及墩身进行连接。

当桥墩的高度在60m以上时，就无法使用这些常用的桥墩施工方法。此时要用特殊的施工方法来进行高墩建设，基本设备与常用的桥墩施工方法相同，只是模板的使用方式有较大的差异。在高墩施工中常用的模板有滑模、爬模、以及翻模。高墩施工中所选择的模板类型，关系着施工工艺的选择和确定，因此需要考虑桥墩结构类型、施工调节、以及施工要点来选择最为合适的模板类型。

5桥梁固有振动分析

在预制主梁架设前，需要将桥墩充当一端固结，将悬臂梁另一端固结。边界条件直接决定着桥墩自振频率和振型。嵌固桥墩的地基层变形时，会降低桥墩的自振频率。通过土弹模拟能够分析桥域的自由振动。有限元分析软件，可以使地基变形的计算更加快捷准确。的计算地基变形。有限元分析原理：将桥梁结构划分成众多杆单元，桥梁结构平衡方程可表达为：

[k]{δ}={F}

结束语

本文通过分析选择预制装配式T梁桥高墩型式的相关要点，希望能够为预制装配式T梁桥高端形式的合理选择提供依据，以提公路升桥梁建设的效率和质量，推动我国交通事业的健康发展。

参考文献：

[1]张伟.高海拔峡谷地带高墩桥梁选型研究[D].重庆交通大学,2017.