摘 要：我國經濟發展日益突飛猛進，交通建設也得到迅猛發展。各種各樣的大中橋、特大橋逐漸增多，而橋梁的下部結構也越來越被關注。橋梁下部結構是橋梁整體的重要組成部分，其質量的好壞直接影響橋梁的造價及質量等因素。本文主要就橋梁下部結構的相關設計問題進行了分析研究。

　　關鍵詞：橋梁,下部結構,設計要點

　　1.橋梁下部結構型式選用

　　鋼筋混凝土薄壁墩臺。在填土較低以及河床較窄的情況下，為了縮短橋長、節約成本，不使臺前錐坡壓縮河床，可使用離河較近墩臺身直立的樁基薄壁墩臺，并設置支撐梁在墩臺下面，整個橋梁組成框架結構系統，同時利用兩端臺后的被動土壓力來維持穩定。

　　埋置式樁柱式橋臺。該型式橋臺設于岸上臺身埋入錐形護坡中，有單排樁柱式與雙排樁框架式兩種。采用該型式橋臺，為保證路基穩定性，不能過多地壓縮橋長，不少工程對此有深刻的教訓。

　　柱式橋墩。本型式橋墩有施工的簡便性和較廣的適應性，在軟基中是很好的選擇型式。分為：①帶蓋梁單排樁柱式橋墩，一般用于簡支梁橋;②不帶蓋梁獨柱式橋墩或排柱式橋墩，用于連續現澆箱梁。

　　在選用墩臺的時候，要考慮如下兩方面：①為了降低結構受到軟基位移的影響，在最大程度上縮減超靜定個數，適當地減少樁根數，同時加大樁距。②在樁底同基層表面相近時，承載力與設計規定接近，就不需要再伸入基巖;如果沒有充足的承載力，那么我們可以加大樁徑再算，最好把嵌巖柱樁換成摩擦樁。

　　2.下部結構的設計計算

　　軟土地基位移對超靜定結構具有不利的影響，為減小這種影響，上部結構多采用標準梁的先簡支后連續的構造，這樣整個工程的設計計算工作就集中于下部結構的選用和計算，因而下部結構內力計算方法的選擇正確與否，考慮因素是否全面，直接關系到整個工程的造價及安全。一般地，下部結構的設計過程中需進行下列計算:

　　2.1蓋梁內力計算。若荷載對稱布置，則可按照杠桿法進行計算。若荷載偏心分布，則按照偏心受壓進行計算，兩種布載情況的內力取大值控制設計。這種算法僅為兩種布載狀況下的內力計算，不是各截面最不利狀況的內力計算，計算所得內力存在不安全的因素。

　　2.2橋墩內力計算。墩樁頂的最大豎向力計算比較簡單，這里不再贅述;墩樁頂水平力計算，運用柔性墩理論中的集成剛度法，將橋面汽車制動力及梁體混凝土收縮、徐變、溫差、地震產生的水平力在全聯墩臺進行分配，最后根據不同組合的墩樁頂水平力、彎矩及對應墩樁頂豎向力進行樁基各截面內力計算。對于橫向陡邊坡上的橋墩設計，同一墩位2個(3個)墩柱存在較懸殊的無支長度差異，因剛度差異造成橋墩橫橋向受力分配的不均勻。

　　2.3橋臺內力計算。除了受與橋墩相似的荷載之外，橋臺豎向還受土壓力、負摩阻力、搭板自重等荷載的作用;水平荷載增加了土壓力，其影響復雜，設計時需注意以下幾點:

　　①軟土地基上帶基樁的鋼筋混凝土薄壁橋臺土壓力計算按深層考慮。②路段橋臺應盡量設置為與路線正交的形式，減小臺身長度，在適當的位置設置伸縮縫，以縮短受拉區長度，減小臺身砼的收縮變形量，抑制臺身的豎向、斜向裂縫的發生。③埋置式橋臺土壓力一般是以原地面或一般沖刷線起計算的，對較差土質，需要進行驗算，確定是否考慮地面以下臺后深層土對樁水平力的影響。④橋頭路基沉降、滑動驗算。首先，路基沉降過大、橋頭跳車、臺背和梁端過早損壞，加大豎向土壓力及負摩阻力，造成橋臺蓋梁開裂及樁基不均勻下沉、路面開裂及路基滲水，促使路基失穩。其次，由于路基滑動使橋臺所承受的水平土壓力已遠大于計算值，對于橋頭高路基和處于改河、填溝段或路基外不遠處有溝、河的，更要注意深層滑動的驗算。

　　2.4樁筋及樁長設計注意事項。①理論上說，應根據樁內彎矩包絡圖進行樁基各截面的配筋計算，實際中通常是根據最大負彎矩處進行配筋，從樁頂一直伸到最大負彎矩一半處以下一定錨固長度位置，減少一半配筋再一直伸至彎矩為零以下一定錨固長度位置，再以下為素混凝土，對于軟基，樁主筋最好穿過軟土層。②軟土地質條件下，橋梁樁基計算不能簡單地采用常規的計算方法，而應根據實際的受力特點進行分析。用“假設有效樁長”的計算方法，計算出樁的最大彎矩及彎矩零點，而后進行配筋。在軟土地質條件下應慎重采用，以免造成最大彎矩及彎矩零點位置判斷的錯誤，導致配筋長度的不足。③若樁基變形較大，應同時考慮樁土特性及受力條件，按整體體系來分析樁的受力模式。④在山嶺重丘區，因橋墩多處于基巖裸露的陡邊坡上，所以樁基通常采用嵌巖樁。陡邊坡上嵌巖樁的嵌巖深度必須考慮兩個方面的內容，一是能起到嵌巖作用的嵌巖深度，二是巖石能滿足嵌固受力要求所必須的水平寬度。嵌巖深度的確定對結構的安全性和經濟性具有非常重要的意義。

　　3.橋墩的設計問題分析

　　橋墩按其構造可分為實體墩、空心墩、柱式墩、框架墩等;按其受力特點可分為剛性墩和柔性墩;按其施工工藝可分為就地砌筑或澆筑橋墩、預制安裝橋墩;按其截面形狀可分為矩形、圓形、圓端形、尖端形及各種截面組合而成的空心橋墩。墩身側面可垂直，也可以是斜坡式或臺階式。

　　3.1橋墩的適用性。實體式重力墩自身剛度大，具有較強的防撞能力，但同時存在阻水面積大的缺陷，比較適合修建在地基承載力較高，覆蓋層較薄，基巖埋深較淺的地基上。實體式輕型墩臺圬工體積較小，抗沖擊力較差不宜用在流速大并夾有大量泥沙的河流或可能有船舶、冰塊、漂流物撞擊的河流中，一般用于中小橋梁上。

　　薄壁空心墩一般采用強度高、墩身壁較薄的鋼筋混凝土構件。這種構件由于削減了墩身自重，減小了軟弱地基的負荷，減小了自身的截面尺寸，使結構在外觀上變得更加輕盈。

　　柱式橋墩是目前公路橋梁中廣泛采用的橋墩形式。它具有線條簡捷、明快、美觀，既節省材料數量又方便施工的特點，適用于橋梁寬度較大的城市橋梁和立交橋。設計人員應根據橋寬的需要以及地物地貌條件，把獨柱、雙柱和多柱等進行任意的組合。

　　3.2設計中應當注意的事項。高度于40m的橋墩多采用柱式墩(最常用)和Y型薄壁墩。前者有圓柱與方柱之分。外觀質量在圓柱施工中不難控制，和樁基也方便銜接，大多應用于平原地區。從美觀而言，方柱有視線誘導性和棱角，和上構梁體協調，相對美觀。以受力角度來講，在方柱與圓柱有相等截面積的條件下，方柱抗彎剛度要比圓柱大，受力較于圓柱更優。體系是連續剛構時，方柱能夠經過對兩個方向的尺寸進行調整，從而調整墩柱的剛度，滿足調整墩柱受力的需要。圓柱為各向同性，進行調整，其效果相對較差。方柱的缺點是墩柱和樁基間要經過樁帽連接，加之山區橋梁地面橫坡較陡，不僅增加了工程數量和柱帽結構，而且加大了挖方工程量。在設計中，選用方柱或圓柱要綜合考慮墩高、地形和上構結構形式。Y型墩薄壁是獨柱雙支座的一種墩型，相對美觀卻施工較復雜。由于墩高較矮時，既不美觀又未有簡便施工，很少使用。墩高較高時，Y型薄壁墩施工僅要一套模板，搭一個支架，在有大量模板需求和地面橫坡相對陡的山區橋梁，Y型薄壁墩有明顯勢此外使用雙柱墩時，因兩個墩柱高度相差大，線剛度EI，L差距大造成一個墩兩個墩柱受力有很大的不同，使用Y型薄壁墩就可避免以上缺陷。有人提出上部的Y型承托節約材料相對不多，施工也麻煩，最好設計成實體，這也是可以考慮的。無論外形怎樣，在墩高較高時，使用Y型墩薄壁是相對適合的。

　　4.橋臺的設計適用性

　　橋臺按其形式可劃分為重力式橋臺、輕型橋臺、框架式橋臺、組合式橋臺和承拉橋臺。由于橋臺形式多樣化，下面就常用類型橋臺的適用性作一簡述，以供設計人員參考。U形橋臺構造簡單，基底承壓面大，應力較小，但圬工體積大，臺內填土易積水、結冰、凍脹，使橋臺結構產生裂縫。因此要注意中間填料要采用滲水性較好的土夯填，并做好臺背排水。八字式和一字式橋臺適用河岸穩定，橋臺不高，河床壓縮小的中小跨徑橋梁，對于跨越人工河道的橋梁及立交橋亦可采用。薄壁式橋臺同薄壁式橋墩類同，可依據橋臺高度、地基強度和土質等因素選定。

　　在橋梁總體設計中，下部結構的形式選擇對整個設計方案的確定有著較大影響。橋梁設計者要善于結合工程實際分析問題、解決問題，并堅持在橋梁工程設計中多作總結，以不斷提高橋梁下部結構質量及其使用效果。