5.2高墩
一般矮橋墩的設計由強度控制,但當墩高較高時,就必須得考慮橋墩的穩定問題。《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規範》(jtgd62—XX)關於偏心受壓柱條文說明5.3.10條指出,“當l0/h>30時,構件已由材料破壞變為失穩破壞。”l0為受壓柱的有效長度,在0.5~2倍墩高之間變化,究竟取值多少,與施工狀態、上構重量、上構和墩柱的連線方式即墩柱的支承剛度有關。大量的計算實驗表明對於先簡支後剛構(墩頂與上構為鋼板焊接)和先簡支後連續(墩頂與上構為橡膠支座連線)的多跨t梁橋來說,墩柱的有效長度l0=1.2~1.43l,l為墩柱高度,當l=40m且採用矩形截面時,h≥1.2~1.43×40/30=1.6~1.907m,h=50m時h≥2~2.383m,當墩厚大於2m時,實心矩形截面經濟性降低,所以可以得出一個結論:墩柱為材料破壞時,採用實心矩形截面,其高度不宜超過50m。當墩高大於50m時,宜採用空心薄壁墩截面。採用空心薄壁墩,墩高超過65m左右時順橋向應考慮放坡,因為採用等寬尺寸時施工雖然方便,但為了保證橋墩的穩定,墩柱和帽梁必將尺寸加大很多,這樣材料會浪費較大。
5.3橋墩與路幅的關係
山區高速公路有整體式路基,也有分離式路基。目前路線選線越來越強調減少占地,環保、與景觀協調的理念,除了中長隧道等設定分離式路基外,越來越多的採用整體式路基。整體式路基的雙幅橋,一般情況下下構按分幅單獨設計,即雙幅四柱。對於高墩長橋,為了減少開挖,增強邊坡穩定性,節約材料,降低造價,整體式下構即雙幅兩柱不失為一種較好的選擇。與雙幅四柱相比,在橋墩截面積及橫向寬度相當的情況下,整體式下構橫向和縱向剛度是分幅設定的兩倍以上,除了可以減少開挖,節約材料、施工面少外,還能減少墩頂變位。當然整體式下構帽梁跨度較大,還須考慮車輛雙向行駛時扭矩影響,帽梁需設定的強大一些。一座橋究竟是採用整體式下構還是分幅下構,需結合橋位處地形、地質、水文、墩高等多方面因素綜合考慮。
5.4橋台
山區高速公路橋樑橋台一般採用重力式u型台、肋板台、樁柱式台。其中以重力式u台最常用,根據《墩台與基礎》規定,u台適應的填土範圍為4—10m,所以u台的高度最好以10m控制。山區橋樑u台一個顯著特徵就是橫向,縱向橫坡陡,為了適應地形,減小開挖,節約圬工方量,u台設計時必須根據地形合理分台階。樁柱式橋台由於抗推剛度小,當聯長較長,台後填土高度較高時不宜使用,一般台後填土高度宜控制在5m以下,聯長宜控制在150米以內。埋置式肋板台適應範圍廣一些,但也不宜太高,不宜超過12m。山區高速公路橋樑縱向地形陡峭,往往不能設定錐坡,這時採用樁柱式或肋板台會受到較大限制。當地質情況較差時,常常會出現u台下設定樁基的情況。
5.5基礎
山區高速公路橋樑最常用的基礎仍為為擴大基礎與樁基礎。山區一般地質情況較好,採用擴大基礎的情況相對較多,且宜採用分離式擴基礎。因為分離式擴基礎適應地形橫坡,承載力亦能滿足要求。斜坡上的擴大基礎與樁基礎必須考慮基礎擴散角和覆蓋層厚度以及施工時的相互影響。樁基礎多為嵌岩樁和柱樁,地質情況較差地段採用摩擦樁。樁基礎不管受力形式如何,施工方法上多是挖孔樁和鑽孔樁。挖孔樁造價較節省,但設計中能否採用挖孔樁,應結合地質情況具體分析,當樁長較長;遇到流沙、軟弱夾層多,卵石、漂石等容易造成塌孔的地質情況;地下水位較高、地層含有煤氣、瓦斯等有害氣體時不宜設計為挖孔樁。
6、結束語
山區高速公路橋樑設計有很多區別於平原橋樑的地方,也更有很多方面需要探討,本文只是拋磚引玉,結合設計中遇到的實際問題,提出一些解決方法,不正確之處,敬請同行批評指正。