薄壁墩臺(tái)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題

薄壁墩臺(tái)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題1、引言

橋梁上的墩臺(tái)類型多種多樣，但依據(jù)其受力特性可分為重力式墩臺(tái)和輕型墩臺(tái)兩種。重力式墩臺(tái)的主要特點(diǎn)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(tái)身比較厚實(shí)，圬工體積大，對(duì)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(tái)的主要特點(diǎn)的是依靠自身結(jié)構(gòu)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(tái)身比較單薄，圬工體積小，對(duì)地基承載力要求相對(duì)較低，適用于單跨比較小的橋梁，近年來在我區(qū)各級(jí)大路的跨線橋、通道橋等橋梁上普遍采納。《大路磚石及混凝土橋涵設(shè)計(jì)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(tái)。在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，輕型橋臺(tái)也有用于跨徑為16m的梁（板）式橋。

隨著高速大路、一級(jí)大路以及城市道路的大量修建，輕型墩臺(tái)中的薄壁墩（臺(tái)）在施工與運(yùn)營(yíng)中普遍消失了墩臺(tái)身裂縫問題，引起了有關(guān)橋梁專家的高度關(guān)注，同時(shí)也提出了很多樂觀的看法和建議，對(duì)設(shè)計(jì)與施工起到很好的指導(dǎo)作用。然而，由于當(dāng)前設(shè)計(jì)人員普遍年齡小，缺乏設(shè)計(jì)閱歷，再加上工作任務(wù)重，對(duì)薄壁墩臺(tái)消失裂縫重視不夠，設(shè)計(jì)時(shí)難免考慮問題不周；同時(shí)，又由于現(xiàn)行的橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)薄壁墩臺(tái)設(shè)計(jì)與構(gòu)造要求缺乏較明確的規(guī)定，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中把握的標(biāo)準(zhǔn)與尺度不統(tǒng)一，因此，依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范要求，結(jié)合多年實(shí)際工作閱歷，針對(duì)我區(qū)在大路橋梁設(shè)計(jì)中采納薄壁橋臺(tái)所消失的普遍問題，闡述本人的設(shè)計(jì)體會(huì)，供橋梁設(shè)計(jì)人員在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中參考與借鑒1裂縫產(chǎn)生的緣由

1.1施工時(shí)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(shí)不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)然就不會(huì)產(chǎn)生裂縫。由于薄壁墩臺(tái)一般為鋼筋混凝土材料，先期施工完畢并部分收縮的墩臺(tái)基礎(chǔ)，對(duì)后期施工并試圖收縮的臺(tái)身產(chǎn)生約束作用，使臺(tái)身產(chǎn)生拉應(yīng)力，如若拉應(yīng)力超過臺(tái)身混凝土容許的最大拉應(yīng)力，臺(tái)身就會(huì)消失裂縫。由于約束體是墩臺(tái)基礎(chǔ)，所以在墩臺(tái)身底部與基礎(chǔ)相連的部位四周拉應(yīng)力最大。不同尺寸的薄壁墩臺(tái)，拉應(yīng)力的最大值及其變化規(guī)律詳見《薄壁墩臺(tái)裂縫討論》（牛鐵漢著）。

1.2運(yùn)營(yíng)時(shí)裂縫產(chǎn)生的緣由

鋼筋混凝土材料的薄壁墩臺(tái)，由于寬高比較小，在《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》（葉見曙主編）中將其列為深梁予以對(duì)待。對(duì)于深梁，由于其正截面上的應(yīng)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(rèn)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(yīng)力較大，當(dāng)臺(tái)身水平方向的鋼筋配筋率較高時(shí)，其臺(tái)身力學(xué)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(yīng)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(diǎn)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(yùn)營(yíng)安全，其墩臺(tái)的基礎(chǔ)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(yàn)梁的支承條件不完全相同，但受力時(shí)的破壞機(jī)理大致相同。

2配筋及構(gòu)造要求

橋梁薄壁墩臺(tái)產(chǎn)生裂縫，既有施工的緣由，又有施工完畢后墩臺(tái)在上部結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)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(yùn)營(yíng)階段分開是錯(cuò)誤的。由于，橋梁的安全不僅體現(xiàn)在施工階段，更應(yīng)體現(xiàn)在運(yùn)營(yíng)使用階段。

2.1縱向鋼筋的設(shè)計(jì)

討論表明，薄壁