桥梁下部结构选型与设计工作的到位与否,直接影响着整个桥梁工程的工程造价、建设周期以及后期使用。因此,为了确保桥梁的安全、稳定和可靠使用,充分保障车辆与人员安全,必须恰当选择桥梁下部结构形式,合理设计桥梁下部结构。

下部结构配筋首先涉及配筋方法的选用问题,故在该项中对配筋方法、盖梁配筋、桩筋及桩长设计、桥台配筋等注意事项分别进行讨论: 

1)极限法及容许应力法应用分析

由于现行桥规将钢筋混凝土桥原容许应力法的弹性状态设计改按承载极限状态设计,大家对容许应力法有淡漠趋势。 事实上,极限法是在等截面简支梁试验基础上获得的, 其适用范围有限,有些方面还必须用容许应力法,设计者需注意根据实际情况合理选用。

2)盖梁配筋注意事项:

(1)等截面连续梁可以用极限法,但不能完全套用,负弯矩处需留有富余。

(2)变截面连续盖梁只能使用容许应力法。

(3)盖梁的抗弯配筋, 两种方法均不控制设计,主要由裂缝宽度控制。

(4)抗剪设计,两种方法都对混凝土与箍筋承担剪力比例作了明确规定 这样梁体往往需要设置大量斜剪力筋给梁内布筋带来困难, 配筋时可以通过多设箍筋,让混凝土与箍筋承担更多的比例, 使配筋自由度大一点。

(5)盖梁配筋要注意“强剪弱弯” ,大部分梁体破坏是由剪力不足造成的,对抗弯筋满足要求即可,而抗剪筋一般留有富余。 

(6)施工阶段应力计算多用容许应力法。

3)桩筋及桩长设计注意事项 :

(1)桩筋设计

目前均采用极限法进行桩体抗弯筋设计,这在规范中已有详细公式。对桩体抗裂还没有明确要求,目前说法不一,有待进一步研讨。

对于基桩各截面的配筋, 从理论上讲,应根据桩内弯矩包络图进行计算布置。 通常是根据最大弯矩处进行配筋,从桩顶一直伸到最大弯矩一半处下一定锚固长位置, 减少一半配筋再一直伸至弯矩为零下一定锚固长位置, 再下为素混凝土段,对于软基,桩主筋最好穿过软土层。SSS市桥梁工程, SSS交通规划设计院采用的即为这种方式,而交通部第一勘察设计院将基桩主筋一半部分一直伸到桩底。具体哪种配筋更合理,对于摩擦灌注桩,无论从桩体受力来看, 还是从节省工程费用及降低施工难度来看,个人认为前一种更合理:

①节省大量钢筋;

②钢筋笼少,受桩长的变更而变更; 

③减少底部断桩处理的难度,减少扁担桩发生机率。浇桩时,开始几米发生卡管等事故机率高,而采用第一种方式配筋,底部断桩后,钢筋笼拔出后,可原孔再钻,SSS河特大桥由省院设计,施工中就有4根素混凝土段断桩是通过重新扫孔浇筑成功的, 而SSS河桥以北路段由部勘察SSS院设计,有两根桩出现类似情况,因钢筋笼一通到底,只能采用扁担桩处理。 

(2)桩长设计

桩长计算不同于桩基配筋,仍采用容许应力法,最大竖向力应按容许应力法要求计算, 不需考虑极限荷载组合系数。))

4)桥台配筋注意事项

老桥桥台破坏最多,主要表现在桩基、台身、台帽、背墙、耳墙等开裂,尤以根部裂缝为多,以布设三孔(20m+30m+20m)桥为例,本桥处于软土地质中,西幅采用框架式桥台,东幅采用带基桩U型台,桥头填土5m高,又处于改河、临河段,当时限于经费,存在压缩桥孔现象,桥台前移使墩、台缝全部顶死,背墙、耳墙、台帽、台身出现较大裂缝,桥头路基出现很大范围的不均匀沉降及滑动裂缝,后对该桥整治加固。

以往桥台破坏多归结为超载,事实上也与设计时忽略某些因素有关:

一是要求盖梁完工后与混凝土底模分开,以免增加自重。

二是台后顺桥向水平土压力对盖梁的水平弯矩是造成盖梁跨中附近侧面竖向裂缝的主要原因,而侧水平土压力易造成耳墙根部弯裂。

三是桥台前移使有缝桥变成无缝桥,大梁就会对桥台背墙产生巨大推力去平衡台后的土压力,两个力作用的结果导致①背墙从根部剪裂; ②盖梁挑出部分从支撑根部斜下弯裂;③台身与盖梁、桩基与台身连接处弯裂。

四是桥台在土压力、恒载、活载、梁反推力作用下将有很大的扭矩,使盖梁发生扭剪破坏。

五是桥头路基下沉致使背墙、梁端受活载冲击力而过早破坏。

因此,设计中应适当加桥台强盖梁抗剪、扭的箍、斜筋,并在盖梁前侧表面布置部分抗平弯钢筋;加大背墙、耳墙尺寸及配筋; 加大台身尺寸及配筋;加大桩基根部配筋。

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