公路双柱式钢筋混凝土桥墩设计

连续刚构桥桥墩单、双肢构造形式的对比选择【摘要】连续刚构桥纵向和横向都具有较大的刚度，适合悬臂施工，并能满足横向抗风要求；主墩与主梁固结，不需布置造价高的支座；施工也无体系转换；其跨越能力大、整体性能强、受力合理、施工方便，本文以大跨径刚构桥的主墩刚度作为研究对象，对墩的单肢与双肢构造形式进行研究比较。

【关键词】连续刚构；双薄壁墩；单柱式墩；对比分析1、引言连续刚构墩柱与梁体的弯矩分配决定于两者的相对刚度，而梁体的收缩、徐变及温度应力与刚构墩柱的抗推刚度也直接相关。

合适的刚度比既能满足全桥的纵向刚度，又能尽可能的改善梁体内力分布，充分发挥材料的受力性能，达到节约投资、增大跨径的目的。

因此确定合适的墩梁刚度比是连续刚构设计中的一个重要内容。

显然，尽量减少梁体自重是设计的首要目标。

为此，首先要在满足施工、运营各阶段结构和预应力构造要求的前提下确定梁体截面的最小尺寸，而理想的墩柱除满足结构以及施工、运营阶段的最小纵、横向刚度要求外，应尽可能使其具有较大的抗弯刚度和较小的抗推刚度，墩柱的结构形式也正是从这方面考虑确定的。

2、主墩的形式连续刚构桥主墩的形式主要有竖直双肢薄壁墩和竖直单肢薄壁墩，采用V 形墩等其他形式较少，且跨径也不大。

竖直双肢薄壁墩是在墩位上有两个相互平行的墩壁与主梁固结的桥墩。

它可增加桥墩刚度，同时其抗推能力小，在桥梁纵向允许的变位大，不仅可以减小梁墩顶负弯矩，使结构内力分配更趋合理，而且由于其为双墩柱，墩顶负弯矩的峰值也不像单肢墩出现在支点中心，它的峰值出现在两支墩的墩顶，峰值也较单肢墩小得多，两支墩之间负弯矩为下凹的曲线，可减小墩顶截面的尺寸，充分发挥材料的受力性能，增加桥梁美感。

因此在预应力混凝土连续刚构桥中是理想的柔性墩，能支撑上部结构，保持桥墩稳定性，适应上部结构位移的需要。

竖直单肢薄壁墩是在墩位上只有一个截面形式为空心或实心的“一”字形矩形截面或箱梁截面的桥墩。

单肢薄壁墩与双肢薄壁墩相比，一般说来，单薄壁墩特别是箱形截面单薄壁墩的抗扭性能好，抗推能力强，但其柔性不如双薄壁墩，双薄壁墩的综合抗弯刚度大，整体稳定性好，墩身允许的水平位移较大，但随着墩身高度的不断增加单薄壁墩的柔性逐渐增强，允许的纵向变位增大。

桥墩尺寸经验值-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One11、桥墩桥墩的设计原则：（1）当路线跨越河流时，桥梁纵轴线宜与洪水主流流向正交。

必须斜交时，一般斜度不宜大于5°；若斜度超过5°，桥梁净跨径必须相应加大。

（2）桥面纵坡≥%时，桥墩采用墩梁固结。

根据联长及墩高情况，具体考虑固结桥墩位置及个数，且单独进行计算。

（3）为方便施工，特大、大、中桥，同一桥内墩身及桩基尺寸应尽量统一。

中桥桩、柱径一般采用一种，不超过两种。

特大、大桥桩、柱径一般不超过两种、最多三种。

（4）系梁设置原则：墩高H＜7米时，不设置系梁；墩高7≤H≤20米时，设置一道桩顶间系梁；21≤墩高H≤30米设置一道柱间系梁；31≤墩高H ≤40米设置两道柱间系梁。

系梁均按到盖梁顶整数距离控制，相邻若干系梁尽可能采用统一高度，使系梁在一水平面上，保证桥墩美观。

同时设置系梁时，需注意设计洪水位标高，柱间系梁地面标高需高出设计洪水位1米，同时距离盖梁顶保持一定高度（一般为8～10米），否则可考虑取消柱间系梁。

注意：当桥梁为顺河桥时，系梁底面高程≥设计水位+壅水+浪高+河湾超高+米（规范规定安全距离），水中系梁设置如与设计洪水位标高冲突，可上移系梁或取消系梁（桥墩较矮）。

（5）跨越干沟的桥梁，当桥墩处地面横坡较大，左右墩高相差4米以上时，设置桩-柱系梁（无自由桩）。

（6）斜交角度大于30度的桥梁采用三柱式墩，小于等于30度采用双柱式墩。

（7）桥墩盖梁的配筋应以相关计算为依据，并保存相关的计算文件，以供复核、复算使用。

计算中取用的相关参数如下：环境类别：Ⅰ类；容许裂缝宽度限值δfmax≤0.2mm；计算中裂缝宽度限值δfmax≤0.18mm。

（8）分离式立交（主线上跨等级路），被交路两侧桥墩应设置防撞设施（项目统一提供相关图纸），防止车辆直接撞击桥墩。

（9）墩高小于40米采用双柱式桥墩；墩高大于等于40米采用薄壁空心墩。

第十二章 桥梁墩台公路桥梁上常用的墩台按受力特点和构造特点大体可归纳为重力式墩台和轻型墩台两大类。

1.重力式墩、台重力式墩台由墩（台）帽、墩（台）身和基础三个部分组成（图12.2）。

这类墩、台的主要特点是靠自身重量来平衡外力而保持其稳定。

因此，墩、台身比较厚实，可以不用钢筋，而用天然石材或片石混凝土砌筑。

它适用于地基良好的大、中型桥梁或流冰、漂浮物较多的河流中。

在砂石料方便的地区，小桥也往往采用重力式墩、台。

重力式墩、台的主要缺点是圬工体积较大，因而其自重和阻水面积也较大。

2.轻型墩、台属于这类墩、台的型式很多，而且都有各自的特点和使用条件。

选用时必须根据桥位处的地形、地质、水文和施工条件等因素综合考虑确定。

一般说来，这类墩台的刚度小、受力后允许在一定的范围内发生弹性变形。

所用的建筑材料大都以钢筋混凝土和少量配筋的混凝式中：f——相邻两跨支座的中心距离（cm），它由支座中心至主梁端部的距离和两跨间的伸缩缝宽度来确定；a——支座垫板的纵桥向宽度；c1——出檐宽度，一般为5~10cm；c2——支座边缘到墩（台）身边缘的最小距离，其值见表12.1表12.1 支座边缘至墩（台）身边缘的最小距离c 2注：1）采用钢筋混凝土悬臂式墩帽时，上述最小距离为支座至墩（台）帽边缘的距离。

2）跨径100m 及以上的桥梁，应按实际情况另定。

对墩身最小顶宽的要求可根据《桥规》有关规定确定，一般情况墩帽纵桥向宽度，对于小跨径桥梁不得小于80cm ，中等跨径桥梁不宜小于100cm,大跨径桥的墩身顶宽，视上部构造类型而定。

横桥向的墩帽最小宽度B 为：B =两侧主梁间距+支座横向宽度+2122c c + (12.2)的两端逐渐减小。

端部高度通常采用30~40cm 。

这种墩帽需要布置受力钢筋（图12.5c ）和增设悬臂部分的施工脚手架。

托盘式墩帽是将墩帽上的力逐渐传递到紧缩了的墩身截面上，墩帽内是否配置受力钢筋要视主梁着力点位置和托盘扩散角大小而定。

本桥选择左幅桥2号桥墩和右幅桥3号桥墩计算1、左幅桥2号墩（非过渡墩）（一）、基本资料：1）.设计荷载：公路Ⅰ级2）.T梁（单幅5片梁，简支变连续）高：2.4m3）.跨径：40m4）.该联跨径组合：（3×40）m5）.结构简图如下：二、水平力计算1.横向风力计算按《公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)》附表1，取湖北省黄石市设计基本风速为V10＝20.2m/s；横桥向水平风力计算表参数k0k1k2k3k5桩柱式墩顺桥向挡风面积很小，故顺桥向水平风力不计。

2.温度力计算温差按25度考虑，混凝土收缩徐变近似按温差15度考虑，计算刚度K时，偏安全的忽略支座和桩基的刚度，计算如下表：3.汽车制动力力计算（考虑2车道，一联中近似由一个非过渡墩承受）4.撞击力计算由《公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)》查得，六级航道内的撞击力顺桥向为100KN，横桥向为250KN，作用点位于通航水位线以上2m的桥墩宽度或长度的中点。

5.桥墩及盖梁自重荷载计算三、作用组合1.支反力汇总按上述盖梁计算立面图，5片主梁从左到右依次编号为1～5，其对应盖梁顶支座反力如下表：2.墩底内力计算因墩柱与盖梁（约5：7）刚度相近，将盖梁与墩柱在横桥向做刚架计算，其中，盖梁计算书另行给出，此处只计算墩柱部分。

荷载分别计算上述“上构支反力汇总”三种活载工况及“横桥向水平风力”作用下墩底内力，计算模型及工况3计算结果如下图所示，其他见下表。

1）活载横桥向产生的墩底内力：（1）墩柱盖梁刚架模型（2）活载工况3结构弯矩图（3）工况3结构剪力图（4）工况3结构轴力图活载横桥向墩底内力左右工况1 N 1029.63 N -23.03 Q 5.38 Q 5.38 M 16.96 M 72.57工况2 N 1650.48 N 362.82 Q 11.97 Q 11.97 M 111.86 M 11.93工况3 N 1447.94 N 907.662）风力横桥向产生的墩底内力：3）墩底内力组合a．考虑顺桥向撞击力的偶然组合：对于圆形截面，纵横向内力应合并计算。