摘要：公路桥梁下部结构设计对桥梁结构的整体承载性、抗剪性等综合使用性能有着直接影响。文章重点对桥墩设计方法与要点进行探讨。
关键词：桥梁工程；桥墩设计；设计要点
为了满足社会经济发展需求，缓解城市交通拥挤问题，路桥工程不断增多。在路桥工程中，桥墩是桥梁非常重要的构成部分，其质量关系到桥梁工程整体质量，同时后续的施工量比较大，科学设计桥梁桥墩，可以减少后续施工成本。因此，如何有效设计路桥桥墩值得深入探讨。文章以某桥梁工程为例，说明桥墩设计的要点，该工程采用的是双箱单室的简支梁结构，其跨径为32m，而桥墩部分则采用了花瓶式的设计，同时在桥墩的外侧还设计了凹槽。
一、桥梁桥墩的基本设计原则分析
（一）桥梁桥墩的荷载设计原则
设计桥梁桥墩时，应根据桥墩实际荷载来进行荷载设计，同时还要结合桥梁的通车类型以及车辆在桥上的设计时速等相关参数来对荷载进行相应的调整。
（二）桥梁桥墩的刚度控制原则
桥梁桥墩的刚度设计是桥墩设计中的重点环节之一，一旦桥墩刚度的设计值不符合桥梁工程的实际需要时就会产生相应的问题，当设计刚度过高时，会造成工程造价的增加；而当设计刚度没有达到技术标准时，会严重影响桥梁工程的整体安全性。因此，设计人员必须对设计刚度和经济性这两方面因素进行平衡，合理设置桥墩结构刚度，从而有效控制桥墩顶部的水平弹性位移。
二、桥梁桥墩设计的基本要点分析
（一）桥梁桥墩的造型设计要点
桥墩形状设计时，考虑到桥梁稳定性影响的一个关键因素为桥墩形状，常见的类型主要包括方形或圆柱形等形状，所以实际的桥墩设计中针对形状的选择，需要结合施工现场温湿度、水源情况、地形条件以及美观需求等来进行合理设计。通常而言，相较于圆形桥墩结构，方柱形桥墩结构的抗弯性更强，同时也有助于桥梁上下部结构有更好的协调。从美观性角度来讲，不同形状的桥墩结构的优劣势各不相同，具体可以结合当地施工等条件来进行合理选择和确定。此外，在桥墩形状设计过程中，Y型墩是一种比较特殊的设计形式，主要适用于那些地形条件比较复杂的地区，尤其适用于桥梁高度高于40m的施工条件下，设计的整体结构稳定性更强。
（二）桥墩强度设计
桥墩的强度设计是桥墩设计的主要内容。通常桥墩设计的强度和桥墩长度、材质等相关指标具有密切关联性。在桥墩设计期间，尤其是在设计高度比较大的桥墩结构时，要严格遵从桥梁结构设计方面的相关规范和标准。当10/h>30时，桥墩结构构件容易发生稳定性破坏，所以在确定桥墩结构高度的时候，要注意科学评估桥墩高度，同时结合桥墩材料强度，科学选择和确定桥墩的长度。此外，实心桥墩结构和空心桥墩结构的差异性同样会对桥墩结构的整体强度产生影响，所以在设计桥墩结构的时候，如果高度比较大，为了降低成本，应注意在桥墩结构设计中选用空心桥墩结构，但是为了确保路桥结构的稳定性和安全性，要做好桥梁放坡设计。
（三）桥梁桥墩的动力分析要点
桥墩设计中的动力分析主要包括三方面的内容，以本桥墩设计为例，其动力分析首先是要对桥墩的花瓶式造型进行仿真模拟分析，同时要详细分析该桥梁结构的动力性特点，还要结合车辆的行使进一步分析其动力特征，从而确定车辆运行的安全性。此外，还应在设计中充分考虑车辆在行使过程中的舒适性等因素。本桥墩所采用的花瓶式设计和桥梁结构在动力特性方面均符合各项设计标准和技术规范，同时也具有较好的舒适性和安全性。
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（四）桥梁桥墩的结构设计要点
（1）桥梁桥墩墩顶水平线的设计刚度要点
在桥梁桥墩的设计中，必须保证其结构的受力能力能够达到相关的技术标准和设计规范，因此，设计人员应严格控制桥墩顶部结构水平相的纵向刚度和横向刚度，只有桥墩的结构刚度与桥梁工程的实际需要以及相关的技术标准相一致时，才能保证桥梁整体结构的稳定性和安全性，同时还可以减少桥梁出现横向振动现象。此外，桥墩顶部水平先的刚度设计也关系到后期维护管理工作的便利性以及维修养护的难度，因此，设计人员必须严格按照相关的技术规范和设计标准来进行参数的设置，为维护检修工作创造良好的条件。
（2）桥梁桥墩水平力的纵向分配设计要点
在桥墩的设计中，纵向水平力的分配是设计中的难点之一，要根据桥墩类型的不同来确定其实际的纵向水平力的分配。例如，在固定式桥墩中，桥墩顶部的纵向水平力也就是其纵向力的总和，而在非固定式的桥墩中，其墩顶的纵向水平力主要是支座摩阻力。如果桥墩采用的是联间敦式设计，其纵向水平力则主要是桥墩顶部两排纵向支座的摩阻力间的差值。在设计中要根据实际情况来进行合理的分配设计。
（3）桥梁桥墩相关构件的设计要点
在桥墩的设计中，设计人员应遵守以下设计原则，来进行墩身截面的设计，即墩身高度结合抗震等要求设置横系梁，满足桥梁整体安全，合理控制施工的技术难度，并为后期的养护维修创造便利条件。同时桥墩部件的设计还应根据工程的实际情况来合理选择圆端形或者矩形的截面形状。
一般来说，墩顶与梁底的设计间距应为60cm。在桥墩的结构设计中为了便于后期对桥梁的支座以及梁部进行维护检修可以适当增加相关附属性构件的设计。例如，可以在墩顶增加凹槽或者吊篮构件的设计。一般在吊篮的设计中可以采用角钢支架等材料，以便于对其进行更换以及拆卸；同时可以采用钢板作为吊篮人行板的制作材料。以本桥墩设计中所采用的凹槽设计为例，其在活动支座处增加了爬梯的设计以连接梁端部底板，从而为后期的养护检修工作创造了便利条件。
（五）桥梁桥墩的耐久性设计要点
桥墩的设计必须高度重视其耐久性设计，以延长桥梁工程的使用寿命。在桥墩的耐久性设计中，合理配置钢筋数量是提高桥墩使用寿命的重要手段，设计人员要根据桥梁工程的整体设计寿命来科学地配置桥墩结构中钢筋的规格和用量，以保证桥墩的使用寿命与桥梁的整体结构相匹配。由于现代的桥墩在设计施工中大多采用的是钢筋混凝土材料，因此，其材料的性能以及质量、混凝土浇筑施工的质量、结构设计的合理性以及后期维护管理的质量都对桥墩的耐久性产生重要的影响。所以，设计人员在设计桥墩时，要保证钢筋混凝土材料的各项技术参数均符合技术标准和设计规范，同时应结合工程实际情况，采取相应的控制措施保证桥墩结构的施工质量。在设计中应根据技术要求合理选择混凝土的骨料和级配，避免在后续的施工过程中发生骨料质量问题。此外，在处理预埋件时，应加强防腐设计，保证其结构的安全性和稳固性。
随着我国交通基础设施建设规模和数量的不断增长，在桥梁工程的设计建造方面取得了明显进步，而桥墩作为桥梁重要的支撑结构，其设计的水平和质量将直接关系到桥梁工程投入使用后各项功能能否正常发挥，同时对于桥梁工程整体的稳定性和安全性也有十分重要的作用和意义。但由于我国目前在桥墩的设计规范以及技术标准方面还存在一定的不足之处，因此，在客观上增加了桥墩设计的困难。故，设计人员在桥墩设计中应不断总结设计经验，积极借鉴国内外的成功案例，既要严格遵守相关的设计规范，落实各项技术标准，确保桥墩的设计质量和水平能够满足桥梁工程的实际需要，同时也要对工程造价进行合理的控制，从而全面提高我国桥梁设计的整体水平。
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论文作者:孙硕凯
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/4
标签：桥墩论文; 桥梁论文; 结构论文; 刚度论文; 要点论文; 纵向论文; 桥梁工程论文; 《基层建设》2019年第10期论文;