【摘 要】本文在总结以往经验的基础上，进一步对不同桥梁设计形式进行分析、比较与探讨，在满足现行桥梁设计规程、规范的前提下，提出在不同条件下矿区公路桥梁上、下部结构形式的设计模式和设计参数，以供从事矿区桥梁设计人员参考借鉴，以达到提高设计效率的目的。
【关键词】钢筋混凝土；重力式桥墩；桩基础
【中图分类号】U442 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）14-0002-02
1.概述
随着社会经济的发展和矿区车辆载重的日益增加，给矿区公路桥梁的运载能力提出了更高的要求。针对厂矿道路设计的桥梁与其他公路桥梁相比有一定的特殊性，具有荷载大、通行能力要求强的特点。单纯的按道路等级确定桥梁设计荷载及结构形式，不能满足实际运载能力的需要。因此矿区公路桥梁设计时需要结合其自身特点形成一套适用于矿区公路桥梁的设计理论及方法，为今后矿区公路桥梁设计提供具有针对性的参考模式。
2.桥梁上部结构形式
2.1 桥梁上部结构的分类
按照现行桥梁设计规范对桥梁分类的规定：
多孔跨径总长L＞1000m为特大桥，100m≤L≤1000m为大桥，30m＜L＜100m为中桥，8m≤L≤30m为小桥；单孔跨径Lk＞150m为特大桥；40m≤Lk≤150m为大桥，20m≤Lk＜40m为中桥，5m≤Lk＜20m为小桥。
矿区公路一般多为大、中、小桥，故桥梁上部结构形式的设计模式和设计参数重点探讨大、中、小桥。
桥梁上部结构通常分为：普通钢筋混凝土结构，预应力钢筋混凝土结构，钢结构，木结构及混凝土结构等。一般采用普通钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土。结构形式主要有空心板梁、T形梁、箱梁。
2.2 上部结构的适用范围及优缺点比较
2.2.1 适用范围
单孔跨径在5m~20m范围内时，桥梁上部构造一般以装配式简支体系的普通钢筋混凝土板、先张法或后张法预应力混凝土空心板为主，也有少部分采用整体现浇或连续结构的；装配式预应力混凝土T形梁多采用简支体系，使用的T形梁单孔跨径通常为20m~40m；装配式箱梁桥的结构多用先简支后连续的结构型式和现浇连续结构形式，使用的箱梁单跨径通常为20m~40m。
2.2.2 三种梁桥优缺点比较
（1）空心板梁
相对于T梁与箱梁来说空心板梁具有结构高度低，施工方便，对施工设备没有特殊要求，运输、吊装方便。缺点是由于其结构梁高较低，跨径不能很大，板梁间采用铰缝联接，结构整体性需采取桥面连续等措施予以加强。
（2）预应力T形梁
相对于空心板梁与箱梁来说T梁结构跨越能力较强，造价较低，对施工设备没有特殊要求。便于成批大量生产、梁体安装方便。缺点是建筑高度相对高一些；单片T梁的横向刚度很小，很容易产生横向位移，给安装带来一定的麻烦；且主梁、横梁数量多，仰视梁底比较凌乱，景观效果较差。
（3）箱梁
相对于空心板梁与T梁来说箱梁整体性能较好，抗扭刚度大，箱梁梁高适中，结构简洁、轻盈，线条流畅，由于其抗扭刚度大，所以经常用于小半径弯桥。缺点是施工进度慢，机械设备投入大，造价较高。
根据矿区公路桥梁现行设计现状和发展趋势，桥梁上部结构仍以采用普通钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构为主。跨径在10m以下，一般采用普通钢筋混凝土板梁；跨径在10m～16m时，当受施工条件限制时，可采用普通钢筋混凝土板梁，一般情况下采用预应力混凝土板梁；当跨径大于20m时采用预应力混凝土简支T梁和装配式预应力混凝土连续箱梁。
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3.桥梁下部结构形式
3.1 墩、台形式及适用范围
3.1.1 重力式桥墩
主要是靠自身重力来平衡外力保证桥墩稳定。适用于地质条件较好、荷载较大的桥梁或流冰、漂浮物较多的河流中。在砂石料较多的地区、小桥往往采用。缺点是自重大，要求地基土承载力较高，对于高桥墩工程量相对较大。
3.2.2 柱式墩台
柱式墩台自重小，圬工材料省，而且比较美观，刚度和强度也较大，适应性广，施工方便，为软基中最好的墩台形式。主要有带盖梁柱式墩、不带盖梁柱式墩两种形式。带盖梁柱式墩有等截面、变截面两种墩身，单排桩、双排桩两种桩基础，一般用于简支梁桥和先简支后连续梁桥；而不带盖梁的柱式墩有独柱式桥墩和排柱式桥墩两种形式，一般用于连续现浇箱梁及曲线桥等。
柱式墩台具有施工便利、速度快、圬工体积小、工程造价低和比较美观等优点，是桥梁建筑中较多采用的型式之一。
3.2.3 薄壁式轻型墩台
当填土高度小于6m，河床宽度小于20m时，为减少桥长、节省造价，不让台前锥坡压缩河床，可采用靠河较近设置台身直立的薄壁式轻型墩台。其适用于小跨径桥梁，其孔数不宜超过三孔。在单跨和少跨的小跨径桥，可在轻型桥台之间或台与墩之间设置支撑梁，梁板与桥台设置锚栓连接，使上部结构与支撑梁共同支撑桥台以承受台后土压力。此时桥台与支撑梁及上部结构形成四铰刚构体系。
当地质情况良好时，薄壁轻型墩台可采用钢筋混凝土扩大基础；当遇到软弱地基层，需采用桩基础，桩顶与承台连接。基础或承台之间设置支撑梁，利用台后被动土压力，保证桥梁结构的稳定。
3.2.4 肋式桥台
为了节约圬工体积，把后倾式埋置式桥台台身挖孔，做成肋式桥台。该形式桥台设于岸上，台身埋入锥形护坡中。肋式桥台可用于高达10m及以上的高填土路堤，稳定性强，也适于在地质情况较差的地基使用。缺点为肋式桥台必须使用双排桩基，钢筋混凝土用量较桩柱式的要多。由于护坡深入到桥孔，压缩了河道，这就需要增加桥长。因此采用该形式桥台，为保证路基稳定性不能过多地压缩桥长。
4.基础的形式
4.1 扩大基础
扩大基础适用于地质条件较好，基底土层承载力较高的桥梁。扩基可连接柱式墩台、薄壁式墩台、U型桥台、肋板式桥台等形式的墩台。扩大基础为台阶形式，可做2~3层，根据地基承载力和基础的扩散角（刚性角）确定扩基尺寸，每层襟边一般外延尺寸与每阶台阶的厚度有关。
对于非岩石地基土的基础埋深，应根据冲刷深度确定基础埋深。基础底面应在冻土深度以下，且不应小于河道上下游既有桥梁的基础埋深。如桥下有铺砌，则基础底面应在铺砌层顶面下不小于1m。
4.2 桩基础
当遇地质条件较差的软弱地基层的环境时，宜采用桩基础。桩基础分为摩擦桩和端承桩（嵌岩桩）。摩擦桩桩顶荷载主要由桩侧阻力承受，并考虑桩端阻力。端承桩主要由桩端阻力承受荷载，并考虑桩侧阻力。
4.3 桩接承台或横系梁
横系梁的主要功能是为了连接墩柱时调偏，同时增大桩的横向整体性。桥墩不高时，可以取消；较高时，也可将系梁提到施工水位以上，减少围堰费用和困难。承台的主要作用是连接群桩。
5.结语
通过以上对桥梁上部结构形式及常用下部形式的比较、分析与研究，对桥梁上部结构形式在各种情况下如何选择，墩台基础形式的适用范围及优缺点做了更深入的总结，并结合新规范形成一套在不同条件下如何选择矿区公路桥梁的结构形式和基础形式的理论。使矿区公路桥梁设计更合理、更经济、更安全。
并在以后的设计中多结合工程实际情况，分析问题、解决问题。不断优化桥梁设计，以达到提高设计效率的目的。
参考文献
[1]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》,JTG D62-2004.
[2]《公路桥涵地基与基础设计规范》，JTG D63-2007.
[3]姚玲森主编.桥梁工程[M].人民交通出版社,2005.
[4]江祖铭,王崇礼主编.公路设计手册—墩台与基础[M].人民交通出版社，1995.
作者简介：李祖金（1982-），男，山西省平遥县人，工程师，毕业于内蒙古工业大学，在中煤邯郸设计工程有限责任公司从事设计、监理工作。
论文作者:李祖金
论文发表刊物:《建筑知识》2017年14期
论文发表时间:2017/7/14
标签：桥梁论文; 桥台论文; 结构论文; 形式论文; 矿区论文; 预应力论文; 基础论文; 《建筑知识》2017年14期论文;