薄壁墩臺設計應注意的問題

薄壁墩臺設計應注意的問題1、引言

橋梁上的墩臺類型多種多樣，但依據(jù)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擋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反抗力——抗彎、抗剪等來抵擋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)各級大路的跨線橋、通道橋等橋梁上普遍采納?！洞舐反u石及混凝土橋涵設計規(guī)范》JTJ022—85第5.3.7條規(guī)定，跨徑不大于13m的梁（板）式橋，可以采納輕型橋臺。在實際設計工作中，輕型橋臺也有用于跨徑為16m的梁（板）式橋。

隨著高速大路、一級大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消失了墩臺身裂縫問題，引起了有關橋梁專家的高度關注，同時也提出了很多樂觀的看法和建議，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，缺乏設計閱歷，再加上工作任務重，對薄壁墩臺消失裂縫重視不夠，設計時難免考慮問題不周；同時，又由于現(xiàn)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，設計人員在設計中把握的標準與尺度不統(tǒng)一，因此，依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范要求，結合多年實際工作閱歷，針對我區(qū)在大路橋梁設計中采納薄壁橋臺所消失的普遍問題，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(chǎn)生的緣由

1.1施工時裂縫產(chǎn)生的緣由

眾所周知，伸縮自由——即沒有約束的物體，在溫度勻稱變化時不會產(chǎn)生應力，當然就不會產(chǎn)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(chǎn)生約束作用，使臺身產(chǎn)生拉應力，如若拉應力超過臺身混凝土容許的最大拉應力，臺身就會消失裂縫。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四周拉應力最大。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《薄壁墩臺裂縫討論》（牛鐵漢著）。

1.2運營時裂縫產(chǎn)生的緣由

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)等與一般的鋼筋混凝土梁有較大的差異，但討論認為，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(nèi)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，在梁腹消失很多大致平行于支座中心至加載點連線的斜裂縫，最終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許多，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(chǎn)生裂縫，既有施工的緣由，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漸漸產(chǎn)生裂縫的緣由，肯定的將施工與運營階段分開是錯誤的。由于，橋梁的安全不僅體現(xiàn)在施工階段，更應體現(xiàn)在運營使用階段。

2.1縱向鋼筋的設計

討論表明，薄壁