中小跨径桥梁高填土桥台的合理结构型式

中小跨径桥梁高填土桥台的合理结构型式

于永正

辽宁省公路勘测设计公司

不断增加的填筑高度是导致土压力不断增加的主要原因，桥台受力在其中占据的比重呈现出逐年上升的状态。通过对城市桥梁进行分析后可以发现，其面对的主要问题就是如何实现对桥台结构安全性的保证。现阶段很多工程设计人员在开展施工作业时使用传统的方法，所以在安全性以及合理性方面存在多种不足。因此针对中小跨径桥梁高填土桥台的合理结构型式展开的探究具有十分重要的现实意义。

一、常见高填土桥台结构型式的优缺点

1.重力式U形桥台

重力式U形桥台的优点是构造简单、受力明确、施工方便，可以用混凝土或片、块石砌筑。但是，由于U型桥台体积大、重量大，容易造成由于地基的压密下沉而引起的基础沉降，若地基土不良或经常受到地下水位升降等因素影响有可能产生不均匀沉降，从而造成桥台开裂；另外，U型桥台中空填土部分容易积水，冰冻后产生膨胀而使墙身产生裂缝；对于混凝土或片石混凝土U型桥台，在施工过程中还易产生温度裂缝和施工缝。因此，高填土U型桥台在工程实施中存在的病害较多，后期维修加固费用较高。

2.框架式桥台

（1）桩柱式桥台

一般情况下，桩柱式桥台都在埋置式的涵盖范围之内，并没有对土质地基提出过高要求，各种土质地基均可利用桩柱式桥台。在实际开展桩柱式桥台桩基视功能时可先进行填土作业，因此在填土密实性方面占据绝对优势。受到填土沉降及台后填土的影响，桥台会有不可避免的水平推力出现，利用桩柱式桥台是改善上述问题的重要途径。

（2）肋墙式桥台

在稳定性方面，肋墙式桥台占据绝对优势，相对于桩柱式来说，双排桩基，钢筋、混凝土用量相当高。在实际利用肋墙式桥台开展施工工作之前需要进行充分的准备工作，其中包括桥台结构施工以及填土。在填土作业过程当中，会有相当大的概率产生位移或者附加压力的问题，填土压实程度受到破坏。最终因为填土沉降附属不均匀而出现桥头跳车现象。

（3）组合式桥台

为使桥台轻型化，桥台本身主要承受桥跨结构传来的竖向力和水平力，台后的土压力由其他结构来承受，从而形成了组合式桥台。常见的组合式桥台有加筋土组合桥台、锚碇板式桥台等形式。组合式桥台一般受力较明确，在理论上具有一定的优势，但由于结构复杂，施工较麻烦，因而在实际工程中使用并不多，在实践上经验还不成熟。

二、高填土桥台主要病害及其原因分析

1.基础病害

（1）地基沉降过大或不均匀

导致基础沉降以及不均匀沉降问题出现的原因有很多种，其中主要涉及到地基不均匀、承载力不足以及设计不当等，同样也不能忽略桥台地基处理的重要性。这些都是导致沉降问题发生的主要因素。

（2）滑移和倾斜

含有软弱夹层的地基是导致滑动问题出现的主要原因，加之受到承载力不足的影响，松动以及倾斜问题日益严重。下沉、倾斜以及冻害等都可较为直观的体现出桥台不稳定问题。

（3）基础冲刷

通过相关调查与研究可以发现，未做防护处理以及防护不足的问题普遍存在于浅基当中。较为湍急的水流会直接冲刷桥台基础，这也是锈蚀钢筋的重要因素。严重时还会出现掏空桥基的问题。

2.附属设施的病害

主要包括坡面塌陷、护坡淘空、造型不佳与环境不协调、诱发水土流失、裙墙失稳、台上路面开裂、搭板沉陷、桥头跳车等。

3.产生病害的原因

（1）地基不良

当地基不均匀、含软弱夹层或承载力不足或基础受中刷时，若桥台地基处理或基础设计不当，往往会导致桥台地基和基础失稳、沉降过大等病害。

（2）台背土压力过大

高填土容易造成土压力增加以及安全系数降低，使桥台产生较大的位移。

（3）桥台结构型式或尺寸、构造不合理

如重力式桥台自重大，对地基要求高，而且土压力不能从中间传过去，若地基较为软弱，则容易发生桥台前移的现象。底部为桩基的轻型桥台则可将力传递至较好的土层上，并减轻土压力对桥台的影响。

三、高填土桥台合理结构型式选择

1.选择原则与依据

根据规范要求，确定桥台的结构型式时应遵循满足交通要求、安全耐久、造价低、维修养护少、施工方便、工期短、与周围环境协调和造型美观等原则。在桥梁的总体设计中，下部结构的选型对整个设计方案有较大影响，合理的选型将使上、下部结构的造型协调一致，轻巧美观。

2.结构型式的选定

调查统计表明，重力式U形桥台、桩柱式埋置台、肋墙式埋置台是最常用的三种高填土桥台型式，加筋土组合式桥台等型式较为少见。据运行状况显示，高填土U形桥台问题较多，加上不经济，显然不宜在高填土情况下采用。桩柱式埋置台和肋墙式埋置台问题较少，较经济；但肋墙式桥台施工较麻烦，桩柱式埋置台填土压实度较高，相对优越。组合式桥台虽然优点突出，但适用范围有限，工程经验也不足，因此不适宜作为通用图的结构型式。经综合分析和比较，高填土桥台的通用图结构型式采用桩柱式埋置台的型式，其构造可据结构计算确定。

3.适用条件及有例外情况时的考虑

(1)强调地基处理和填料的选择，严格控制施工工艺和施工程序。施工时要遵循"地基处理-桥台填土-桩基挖孔（或钻孔）-成桩"的程序，确保填土的压实度，从而从根本上减少填土的沉降量。

(2)台背回填可采用"刚柔过渡"的设计，即通过使用介于路基土与台背材料之间的某种材料，沿长度方向变化其厚度(台背回填远薄近厚)，使台背回填料整体刚度沿纵向逐渐变化，从而实现台背回填的"刚柔过渡"。根据"刚柔过渡"的设计思想，台背填料原则上选用强度较大、压缩性较小、刚度较大的材料。

结语：桩柱式埋置桥台能较好解决土压力和台后填土沉降过大的问题，是高填土桥台较合理的一种通用结构型式。但应注意以下问题：桩柱式埋置台需设置溜坡，易压缩河道，填方数量大，占地较多。在山区河流、城市立交桥、占用耕地较多情况下，应考虑通过调整桥位、孔跨布置等措施避免高填土桥台出现。

参考文献：

[1]王秀兰,梁鹏,孟极.地震高烈度区中小跨径连续梁桥支座与桥墩组合选型研究[J].公路,2015(8):59-66.

[2]陈玮,黄锦源.上海地区中小跨径无伸缩缝桥梁的设计实践[J].中国市政工程,2014(4).