桥梁桥墩设计要点

2021-05-27彭明东

科技经济导刊 2021年13期

彭明东

（怀化市交通规划勘察设计院有限公司，湖南怀化 418000）

桥梁工程作为我国交通系统当中非常重要的组成部分，对提高交通通行效率以及方便人们的日常出行打下良好的基础。当前我国各个地区公路桥梁工程项目建设施工正在不断扩张，桥梁工程建设施工质量受到人们的广泛关注和重视。在桥梁工程项目设计工作中，桥墩设计工作是其中非常重要的设计工作内容，桥墩结构的稳定性直接关系到整个桥梁的使用安全性，因此必须要引起相关设计工作人员的高度重视。结合我国某地区一处大型桥梁工程建设项目展开分析和研究，对桥梁工程桥墩设计要点进行全面控制，提高桥墩基础结构的稳定性，延长桥梁工程的使用周期，实现工程建设单位的更高经济效益和社会效益。

1.桥墩设计工作原则

1.1 荷载设计

在桥梁桥墩设计工作过程中，必须要充分考虑到桥墩以上的整体荷载情况，其中主要包含桥梁结构、自身重量和桥梁表面车辆的荷载情况。在具体的设计工作中，必须要根据桥墩的实际荷载量大小，对桥墩的结构进行针对性设计，结合桥梁后续的通车流量大小和梁建设位置的地质条件情况，对桥墩的设计工作方法进行灵活调整，以此来有效提高桥梁工程的基础承载能力。

1.2 桥墩刚性程度控制原则

桥墩刚性程度的设计工作中是桥墩结构设计的重点内容，如果桥墩的刚性程度和承载能力不符合设计工作要求，很有可能会出现桥梁结构基础稳定性不足等问题，进而会存在一定的安全隐患。如果桥墩的高度设计过大，则会造成前期的经济成本投入量加大，会造成一定的经济成本浪费问题。因此，在具体的设计工作当中，相关设计工作人员需要从桥梁基础结构的支撑性和经济性两个方面进行综合考虑，有效找到最佳的设计工作方案，在保证桥墩刚性程度符合设计标准的前提下，有效控制工程建设的经济成本投入量。

2.桥梁桥墩设计工作要点分析

有效结合我国某地区一处大型桥梁工程项目建设工作展开分析和研究，本次桥梁工程项目正线使用的是双线设计，双线之间的距离大小为4.5m。桥梁工程最大的允许通车时速为110km/h。在本次桥梁工程设计工作中,采用的是32m跨径大小的双箱梁单式简支梁结构，桥墩部分设置为花瓶式结构，如图1，并且在桥墩的外侧区域预留10cm深度的装饰条。通过对本次桥梁工程项目桥墩设计工作内容展开全面分析和研究，提出关键性设计工作要点，保证桥梁工程桥墩设计工作的科学性与合理性。

图 1 桥梁墩柱结构

2.1 桥墩造型设计工作要点

在桥墩设计工作过程中不但需要考虑到桥墩结构的刚性程度和承载能力，桥墩的外部造型设计也是非常重要的设计工作内容。在本次桥梁工程桥墩设计工作中，相关设计工作人员有效考虑到桥墩结构的安全使用技术标准，同时兼顾到桥梁基础结构的实用性和经济性，充分考虑到桥墩结构的外形设计内容，使得整个桥墩结构外形设计可以形成良好的美观化效果，可以和桥梁周围的环境之间形成协调与统一。在设计工作当中将桥墩结构设计成花瓶状结构可以进一步提高桥梁基础部分的支撑性和稳定性，并且通过这种外形设计工作方法，桥墩施工完成之后，后期的基础维护管理工作具有更好的便捷性，桥墩的基础造型结构的实用性也得到了有效提高。由此可以看出，在桥墩设计工作中需要有效遵循相关设计工作规范以及技术要求，对桥墩的断面结构和立柱形态进行合理设计，在保证桥墩部分可以发挥出应有功能的前提下，最大限度上提高桥墩的美观性效果[1]。

2.2 桥墩动力设计工作要点

以本次桥梁工程项目桥墩设计工作为例，在针对桥墩动力分析过程中，首先需要针对桥墩花瓶式造型结构展开模拟设计和分析，需要有效分析出该桥梁结构的动力特性，同时需要充分结合后续车辆在行驶过程中所产生的动力影响特征，确保基础结构的安全性以及保证行车的稳定性。其次，还需要有效考虑到外部车辆在行驶过程中的舒适性影响因素，根据表1当中的相关参数展开分析和研究，在本次桥梁工程桥墩设计工作中，针对桥梁的基础结构，动力特性方面，需要有效满足标准的设计规范要求，同时要兼顾到后续行车品质。

表1 墩顶水平线刚度最小限值

3.桥梁桥墩结构设计工作要点

3.1 桥墩顶水平线设计要点

在桥墩设计工作当中设计工作人员，需要保证桥墩结构部分的承受能力，符合预先设计好的规范要求和标准。相关的设计工作人员需要有效控制桥墩顶部位置在横向和纵向上的刚性程度，只有保证桥墩的刚性程度，才可以从根本上提高桥墩结构的支撑性和稳定性。与此同时，通过增加桥墩水平线的刚性程度，可以最大限度上控制桥梁结构产生横向振动与位移情况。除此之外，在桥墩顶部水平线的设计过程中，通过对桥墩刚性程度的有效提升，在后续的桥墩使用耐久性可以得到进一步提升，同时整个桥墩结构的维护管理工作会变得更加简单。因此，相关设计工作人员需要严格依照调整结构的标准设计规范要求，对桥墩顶部水平线的刚性程度参数进行有效控制，充分保证桥墩设计工作的整体质量和效果[2]。

3.2 桥墩水平力纵向分配设计工作要点

在本次桥梁工程桥墩设计工作中，针对桥墩纵向水平力的分配设计工作是其中一项重点和难点问题，设计工作人员需要根据桥墩结构的具体构成形式，有效判断桥墩结构纵向产生的水平力的作用，并且需要对水平方向的作用力进行合理分配。比如，在固定式桥墩结构当中，桥墩顶部位置的纵向所产生的水平力作用是纵向方向水平力的总和，而在非固定性的桥墩结构当中，桥墩顶部的纵向水平力作用，主要表现为桥梁墩柱基础结构的摩擦力作用，如果桥墩部分使用的是联合式墩柱设计工作方式，则所形成的水平方向的作用力，主要作用在桥梁墩柱的两排纵向支座结构以及横向支撑体结构所产生的摩擦力作用，因此在设计工作中需要根据桥梁墩柱的实际受力情况进行综合判断和分析。

3.3 桥墩构件设计工作要点

在桥墩构件设计工作当中，相关设计工作人员需要充分遵循以下几个方面设计工作原则，对桥梁桥墩的截面位置进行合理化设计及桥梁，墩身的高度大小必须要充分结合桥梁结构的抗震设计等级要求，要充分满足桥梁结构的整体安全性和稳定性，要有效控制桥梁工程项目的后续施工难度，同时为后续的桥墩维护与维修工作打下良好的基础。同时在桥墩的构架设计工作当中需要有效结合桥墩设计位置的实际地质条件构成情况，对桥墩的结构进行合理选择，比如选择圆形桥墩或者矩形桥墩等通常情况下，桥墩的顶和梁体结构之间的设计，间距大小需要控制在60cm左右[3]。

在针对桥梁墩身截面位置进行设计过程中，需要有效保证桥墩位置和梁体底部位置之间可以形成充分协调，保证工程施工流程比较简单，同时方便后续的养护工作。不但如此，还需要充分结合工程施工的实际情况，有效控制桥墩截面的设计形式。在实际设计工作中可以为桥梁结构增加一部分附属工作设施，主要工作目标是保证桥梁到底部和支座位置检查和维护工作的顺利进行。比如，可以在桥墩顶部进行吊篮挂设附属设施设计，或者在墩柱顶部进行凹槽设计，通常情况下，吊篮主要是通过角钢支架相互搭接制作而成，拆卸或者更换比较方便。在吊篮当中的工作人员，可以通过使用钢板来作为脚下的垫板开展相关工作。其中需要充分注意，可以在桥墩顶部的凹槽位置设置出一种爬梯结构，充分实现和粱体结构顶端位置之间的有效衔接，可以为整个桥墩和梁体结构的检查维护工作提供出诸多便利。通常情况下可以将其直接设置在活动制作的一侧，充分体现出以人为本的设计工作原则[4]。

3.4 桥墩耐久性设计工作要点

在桥墩设计工作过程中必须充分考虑到桥墩结构的使用耐久性问题啊，进一步延长桥墩结构的使用周期。在桥墩耐久性的相关设计工作内容当中，需要充分考虑到桥墩内部钢筋材料的使用数量，通过对钢筋材料使用数量的有效调整，可以进一步加强桥墩结构的基础稳定性和刚性程度，延长桥墩的使用周期。相关设计工作人员需要根据桥梁工程建设规模大小以及施工区域的各种环境因素，有效调整桥墩结构的钢筋材料使用量，同时还需要对钢筋材料的规格尺寸进行有效控制，全面提高墩柱结构的整体稳定性。由于当前桥墩结构在设计工作中，通常使用的是钢筋混凝土结构，因此钢筋混凝土材料的性能和稳定性直接关系到桥墩结构的使用效果，因此在进行桥墩结构设计工作中，必须要全面保证钢筋混凝土材料的各项使用参数符合桥墩结构的设计工作要求，同时结合实际设计工作条件，有效控制桥墩结构的混凝土材料使用量，对混凝土原材料的性质以及骨料级配大小进行合理控制，避免在后续工程施工中产生基础结构质量问题[5]。