于晨鳴 馬明哲 魏嘉婧 孫 銘 劉 瑤

·橋梁·隧道·

山區(qū)橋臺(tái)結(jié)構(gòu)適用性能分析★

于晨鳴 馬明哲 魏嘉婧 孫 銘 劉 瑤*

(東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040)

山區(qū)高速公路建設(shè)項(xiàng)目越來越多，使得山區(qū)橋臺(tái)設(shè)計(jì)成為橋梁設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。通過對(duì)橋臺(tái)進(jìn)行理論分析，結(jié)合山區(qū)工程橋臺(tái)應(yīng)用，對(duì)具備環(huán)保功效的山區(qū)橋臺(tái)進(jìn)行適用性能分析，以達(dá)到合理應(yīng)用橋臺(tái)，保證橋梁結(jié)構(gòu)安全耐用的目的。

山區(qū)，橋臺(tái)結(jié)構(gòu)，適用性能

0 引言

在山區(qū)公路建設(shè)實(shí)踐中，目前常用樁柱式臺(tái)、肋板臺(tái)等埋置式橋臺(tái)，有時(shí)候由于地形變化大，需要設(shè)置較大的錐坡，導(dǎo)致挖填土方量大，對(duì)植被破壞也較大。山區(qū)公路橋臺(tái)設(shè)計(jì)無論從經(jīng)濟(jì)角度還是環(huán)保角度，都具有較大的改進(jìn)空間。致力于山區(qū)公路環(huán)保型橋臺(tái)研究，即滿足結(jié)構(gòu)功能的條件下，無需很大土方填挖量、對(duì)原有地貌與地形較協(xié)調(diào)影響較小的橋臺(tái)型式，是對(duì)國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和環(huán)保政策的積極響應(yīng)，具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。

1 橋臺(tái)簡介

橋臺(tái)是支撐橋跨結(jié)構(gòu)，同時(shí)銜接兩岸接線路堤的構(gòu)筑物。它既要擋土護(hù)岸，又要承受橋跨車道荷載與臺(tái)后車輛荷載，因此，橋臺(tái)本身不僅應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度、剛度與穩(wěn)定性，而且對(duì)地基的承載力、沉降量等也提出要求。

由于山區(qū)中的構(gòu)筑物，具有地質(zhì)條件復(fù)雜、安全穩(wěn)定性差、施工質(zhì)量難保證、經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保要求程度高等特點(diǎn)，因此又給橋臺(tái)結(jié)構(gòu)在山區(qū)里的適用性能帶來了新問題。

2 山區(qū)橋臺(tái)適用性能評(píng)估分析

2.1加筋土擋墻橋臺(tái)

加筋土擋墻是利用加筋土技術(shù)修建的支擋結(jié)構(gòu)物，它由三部分組成，包括填料、拉筋和墻面板。加筋土擋土墻是在填料中加入拉筋，利用拉筋和填料之間產(chǎn)生的摩擦力達(dá)到拉住墻面板的目的，以此來平衡墻面板的土壓力，同時(shí)能夠提高土體的工程性能，改善土體的工程特性，以此確保山區(qū)土體的穩(wěn)定性。為了增強(qiáng)拉筋和填料的摩擦力，墻后填料適宜采用滲水土填筑，例如碎石土等。加筋土擋墻橋臺(tái)結(jié)構(gòu)目前被廣泛的應(yīng)用在橋梁、鐵路、公路和煤礦等領(lǐng)域，如今在各行各業(yè)的場(chǎng)地平整建設(shè)中也被大力推廣，可見其廣闊的應(yīng)用前景。

加筋土擋墻有很多優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)輕、整體連續(xù)性好；填土引起的地基變形對(duì)加筋土擋土墻的穩(wěn)定性影響比對(duì)其他結(jié)構(gòu)物小，對(duì)地基的處理也比較簡便；具有很強(qiáng)的抗腐蝕性和抗侵蝕性；施工方便迅速，節(jié)約占地，造型美觀，造價(jià)比較低，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，是一種環(huán)?？茖W(xué)的建筑結(jié)構(gòu)，適合山區(qū)采用。

2.2柔性橋臺(tái)

柔性橋臺(tái)，是與傳統(tǒng)剛性橋臺(tái)相對(duì)應(yīng)的一種橋臺(tái)結(jié)構(gòu)形式。該橋臺(tái)主要由筋材、臺(tái)身填料、面板和連接件組成。根據(jù)加筋筋材的不同，柔性橋臺(tái)可分為條帶狀加筋材料的加筋土柔性橋臺(tái)與平面型加筋材料的土工柵格柔性橋臺(tái)。

柔性橋臺(tái)與傳統(tǒng)的剛性橋臺(tái)相比，具有許多優(yōu)點(diǎn)：

1)橋臺(tái)較高時(shí)，與傳統(tǒng)重力式橋臺(tái)相比，該結(jié)構(gòu)具有較明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。2)柔性橋臺(tái)能夠有效收攏錐坡，充分利用橋梁邊跨使用空間，提高橋梁跨越能力，降低工程造價(jià)。3)與剛性結(jié)構(gòu)相比，該結(jié)構(gòu)具有較好的抗震性能，能夠有效的吸收地震荷載中的能量。4)由于加筋土技術(shù)有效的提高了土體的穩(wěn)定性，因而該結(jié)構(gòu)很好的消除了橋頭跳車現(xiàn)象。5)柔性橋臺(tái)建設(shè)工期短，便于施工，不需要大型施工設(shè)備，同時(shí)兼顧環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展理念。

2.3錨定板橋臺(tái)

錨定板橋臺(tái)結(jié)構(gòu)的工作原理是橋臺(tái)后的土壓力依靠錨定板和拉桿來共同承受，臺(tái)身只承受豎向荷載。錨定板橋臺(tái)有以下兩種形式：1)分離式，即把錨定板和橋臺(tái)完全分離，由錨定板承受土壓力，橋臺(tái)采用立柱式；2)結(jié)合式，即錨定板橋臺(tái)的擋土結(jié)構(gòu)與支承墩合為一體。錨定板橋臺(tái)從根本上改變了重力式橋臺(tái)依靠自重承受水平荷載的受力方式，軸力能更充分地利用材料，因而經(jīng)濟(jì)效果明顯。另外，也使得橋臺(tái)結(jié)構(gòu)得以大幅度輕型化，相比于重力式橋臺(tái)，可節(jié)省圬工材料，減少勞動(dòng)量，節(jié)約投資，對(duì)地基承載力要求也大為降低，可適應(yīng)較大的沉降與變形，立柱、擋土板等物件也可預(yù)制、遠(yuǎn)運(yùn)，機(jī)械化程度高，建造速度快，由于不做溜坡，土方工程量小，環(huán)保效益佳。這些優(yōu)良特性，十分有利于其在山區(qū)環(huán)境下的應(yīng)用?？紤]到山區(qū)的地質(zhì)條件多變、施工質(zhì)量起伏大，可以將一般錨定板橋臺(tái)所采用的條形基礎(chǔ)，改為樁基礎(chǔ)。在實(shí)際工程應(yīng)用中，錨定板橋臺(tái)大多都是應(yīng)用于鐵路工程，在公路上還很少用，因此，該型橋臺(tái)在山區(qū)公路上應(yīng)用是個(gè)創(chuàng)新。

2.4樁柱式橋臺(tái)

樁柱式橋臺(tái)是應(yīng)用最為廣泛的橋臺(tái)之一，適用于各種土壤的地基。根據(jù)橋梁寬度和地基土承載力可把橋臺(tái)基礎(chǔ)類型劃分為雙柱、三柱或多柱三種，尤其在跨徑不超過30 m，填土高度不超過5 m的橋梁中被廣泛采用。該橋臺(tái)具有適用性強(qiáng)，占地面積小，無需錐坡護(hù)土等優(yōu)點(diǎn)，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

樁柱式橋臺(tái)通過將臺(tái)身埋在錐形護(hù)坡中，使傳遞給橋臺(tái)的土壓力減小，這樣減少了基礎(chǔ)圬工量，也使得橋臺(tái)體積相應(yīng)較小，同時(shí)翼墻為附于立柱上的耳墻，更進(jìn)一步減少了圬工體積。因此，用料經(jīng)濟(jì)。此外，該臺(tái)型對(duì)各種土壤地基都適宜，可根據(jù)地基條件配置多種基礎(chǔ)型式。這些特點(diǎn)都十分有利于山區(qū)條件下使用。

3 結(jié)語

對(duì)加筋土擋墻橋臺(tái)、柔性橋臺(tái)、錨定板式橋臺(tái)和樁柱式橋臺(tái)進(jìn)行適用性能分析。由于橋臺(tái)結(jié)構(gòu)主要承受的是來自上部結(jié)構(gòu)的荷載以及土壓力，重點(diǎn)分析各類型橋臺(tái)的優(yōu)缺點(diǎn)，使得環(huán)保型橋臺(tái)達(dá)到最佳的使用效果。

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Theapplicabilityanalysisofabutmentstructureinmountainsarea★

YuChenmingMaMingzheWeiJiajingSunMingLiuYao*

(CollegeofCivilEngineering，NortheastForestryUniversity，Harbin150040，China)

There are more and more expressway construction projects in mountains area now, make the abutment design in mountains area to become the key point of bridge design. Through the combination of theoretical analysis and the application of mountain engineering, the applicability of abutment structure with environmental protection effect is analysed, make reasonably to use the abutment, ensure the safety and durability of the bridge structure.

mountains area, abutment structure, applicability

1009-6825(2017)29-0158-02

2017-08-02 ★:東北林業(yè)大學(xué)校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目(編號(hào):201710225318)

于晨鳴(1996- )，男，在讀本科生

劉 瑤(1979- )，女，碩士，講師

U443.21

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