1、引言

橋梁上的墩臺類型多種多樣，但根據其受力特性可分為重力式墩臺和輕型墩臺兩種。重力式墩臺的主要特點是依靠自身重量來抵御或平衡外力而保持其穩(wěn)定，因此，其墩、臺身比較厚實，圬工體積大，對地基承載力要求也較高，適用于單跨比較大的橋梁。輕型墩臺的主要特點的是依靠自身結構抵抗力——抗彎、抗剪等來抵御或克服外力而保持其穩(wěn)定，因此，其墩、臺身比較單薄，圬工體積小，對地基承載力要求相對較低，適用于單跨比較小的橋梁，近年來在我區(qū)各級公路的跨線橋、通道橋等橋梁上普遍采用?！豆反u石及混凝土橋涵設計規(guī)范》JTJ 022—85第5.3.7條規(guī)定，跨徑不大于13m的梁（板）式橋，可以采用輕型橋臺。在實際設計工作中，輕型橋臺也有用于跨徑為16 m的梁（板）式橋。
隨著高速公路、一級公路以及城市道路的大量修建，輕型墩臺中的薄壁墩（臺）在施工與運營中普遍出現了墩臺身裂縫問題，引起了有關橋梁專家的高度關注，同時也提出了許多積極的意見和建議，對設計與施工起到很好的指導作用。然而，由于當前設計人員普遍年齡小，缺乏設計經驗，再加上工作任務重，對薄壁墩臺出現裂縫重視不夠，設計時難免考慮問題不周；同時，又由于現行的橋涵設計規(guī)范對薄壁墩臺設計與構造要求缺乏較明確的規(guī)定，設計人員在設計中掌握的標準與尺度不統(tǒng)一，因此，依據現行規(guī)范要求，結合多年實際工作經驗，針對我區(qū)在公路橋梁設計中采用薄壁橋臺所出現的普遍問題，闡述本人的設計體會，供橋梁設計人員在實際設計工作中參考與借鑒1 裂縫產生的原因
1.1 施工時裂縫產生的原因
眾所周知，伸縮自由——即沒有約束的物體，在溫度均勻變化時不會產生應力，當然就不會產生裂縫。由于薄壁墩臺一般為鋼筋混凝土材料，先期施工完畢并部分收縮的墩臺基礎，對后期施工并試圖收縮的臺身產生約束作用，使臺身產生拉應力，如若拉應力超過臺身混凝土容許的最大拉應力，臺身就會出現裂縫。由于約束體是墩臺基礎，所以在墩臺身底部與基礎相連的部位附近拉應力最大。不同尺寸的薄壁墩臺，拉應力的最大值及其變化規(guī)律詳見《薄壁墩臺裂縫研究》（牛鐵漢著）。
1.2 運營時裂縫產生的原因
鋼筋混凝土材料的薄壁墩臺，由于寬高比較小，在《結構設計原理》（葉見曙主編）中將其列為深梁予以對待。對于深梁，由于其正截面上的應變分布不符合平截面假定，故其受力特征、破壞形態(tài)等與普通的鋼筋混凝土梁有較大的差異，但研究認為，在如圖1所示的支承條件與外力作用下，深梁的下邊緣以上0.2h高度范圍內拉應力較大，當臺身水平方向的鋼筋配筋率較高時，其臺身力學模型為“拉桿拱受力體系”。隨著荷載的增加，拱腹和拱頂（梁頂受壓區(qū)）的混凝土的壓應力亦隨之增加，在梁腹出現許多大致平行于支座中心至加載點連線的斜裂縫，最后梁腹混凝土首先被壓碎。
我們知道，為了橋梁的運營安全，其墩臺的基礎一般要埋置于地面線以下很多，故其支承條件與圖1所示的試驗梁的支承條件不完全相同，但受力時的破壞機理大致相同。

2 配筋及構造要求  

橋梁薄壁墩臺產生裂縫，既有施工的原因，又有施工完畢后墩臺在上部結構的長期恒載與活載作用下逐漸產生裂縫的原因，絕對的將施工與運營階段分開是錯誤的。因為，橋梁的安全不僅體現在施工階段，更應體現在運營使用階段。


2.1 縱向鋼筋的設計
研究表明，薄壁墩臺身水平方向的應力沿高度方向分布變化較大，其下邊緣三分之一高度范圍內拉應力較大，中間三分之一拉應力、壓應力較小，而上邊緣三分之一壓應力較大。由于鋼筋材料的抗拉性能強，因此，在深梁拉應力較大的高度范圍內水平布置縱向鋼筋，間距要密一些，而在其他中間、上邊緣三分之一高度范圍內，縱向鋼筋的間距可以疏一些，建議根據鋼筋的不同直徑按表1進行設計：

 
表
1
              薄壁墩臺縱向鋼筋間距
（
cm
）

注意，縱向鋼筋在墩臺身的前后方都要設。


2.2 豎向鋼筋設計
    由于在墩臺的豎直方向也存在拉應力，所以在豎直方向也應設置鋼筋，直徑不小于ф12 ，間距不大于20cm。為了增強縱向、豎向鋼筋整體受力，其交叉點應焊接，焊點數不少于1/4，臺身豎向鋼筋埋入基礎的深度不小于20 cm。


2.3 保護層厚度設計
    薄壁墩臺內受力鋼筋的凈保護層厚度，直接關系到墩臺的耐久性以及橋梁整體設計使用壽命，設計時應按現行的《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》JTG D62—2004第9.1條的規(guī)定，根據橋梁所處的環(huán)境條件予以確定。

 表3               聲測管埋置數量

參考文獻 1  葉見曙. 結構設計原理. 北京:人民交通出版社.1997年4月.

2  JTG D62—2004，公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵  設計規(guī)范.

 

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標簽：墩臺設計、注意問題、薄壁

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文章名稱：《薄壁墩臺設計應注意的問題》

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