橋樑墩台
正文
橋墩和橋台的合稱,是支承橋樑上部結構的建築物。橋台位於橋樑兩端,並與路堤相接,兼有擋土作用;橋墩位於兩橋台之間。橋樑墩台和橋樑基礎統稱為橋樑下部結構。中國周代以前,在河中堆集石塊供涉水。秦代在鹹陽渭水上架了一座用石柱作橋墩的橫橋,“廣六丈,南北三百八十步,六十八間,七百五十柱,百二十二梁”(《三輔黃圖》)。唐代長安中橋“歲為洛水沖注,……李德昭創意積石為腳,銳其前以分水勢,自是更無漂損”(《中國石橋》),這種類端橋墩形式沿用至今。近代,墩台由石砌向混凝土澆築發展。同時,隨著橋樑技術的發展,有些橋樑的橋墩橋台成為橋樑上部結構的組成部分。例如 T型剛構橋、斜腿剛構橋的上部結構同橋樑墩台的上部是連為一體的;懸索橋錨索的錨固部分一般是同橋台結合在一起的;開啟橋的衡重部分常設定在橋墩台體之內;斜拉橋的索塔架往往包括基礎以上的墩身部分等。
在墩台工程方面,中國古代有創造性的成就,如漢代長安灞河橋採用了卯榫相聯結構,並套用若干節疊置的石鼓作成具有柔性墩性質的石柱墩。宋代泉州洛陽橋用船上起吊工具懸吊大石塊砌築石墩,石塊有重達10噸者,實為用水上浮吊進行墩台施工的最早實例。近代,各種類型混凝土墩台和預製裝配式墩台逐步向機械化拼裝施工方向發展。隨著施工裝備的改進和施工技術的提高,橋樑墩台深水施工,峽谷中高墩台建造,以及受複雜應力的空間結構的墩台建造,不斷獲得發展。國內外對中等跨徑橋樑多採用施工便捷、圬工量省的排架樁柱式橋墩。美國路易斯安那州跨越龐恰特雷恩湖的大橋全長約39公里,有跨徑為25.6米的基本橋孔1526個,其中1500餘座雙樁柱(直徑為1.64米的樁節段用12根預應力鋼絲束串聯)橋墩在15個月內完成,全橋在26個月內完成,創世界最長橋快速施工的記錄。
橋墩 由帽蓋(頂帽、墩帽)和墩身組成。帽蓋是橋墩支承橋樑支座或拱腳的部分,其作用是把橋樑上部結構荷載傳給墩身,並加強和保護墩身頂部。樁柱式墩的樁柱靠帽蓋聯結為整體。墩身是橋墩承重的主體結構,其作用是把橋樑上部結構荷載傳給橋樑基礎和地基。
實體墩 也稱重力式墩,依靠自身重量保持穩定的橋墩。它的整體性和耐久性好。實體墩的墩身常用抗壓強度高的石料砌築或混凝土澆築。當墩身較大時,可在混凝土中摻入不超過墩身體積25%的片石,以節省水泥。實體墩也可用預製的塊件在工地砌築,各塊件用高強度鋼絲束串聯施加預應力。砌築時,塊件要錯縫。用這種方法建造的實體墩又稱為裝配式橋墩。
薄壁墩 用鋼筋混凝土製作的實體薄壁橋墩或空心薄壁橋墩。實體薄壁橋墩適用於中小跨徑橋樑。空心薄壁橋墩多用於大跨徑橋和高橋墩橋。
柱式墩 在基礎上灌築混凝土單柱或雙柱、多柱所建成的墩。中國通常採用兩根直徑較大的鑽孔樁作基礎,在其上面建立柱作成雙柱墩,並在兩柱之間設橫系梁以增加剛度。此外,也常用單樁單柱墩。
排架樁墩 由單排樁或雙排樁組成的橋墩。一排樁的樁數一般同上部結構的主梁數目相等。將各樁頂聯繫一起的蓋梁可用混凝土製作。這種橋墩所用的樁尺寸較小,因此通常稱這種橋墩為柔性樁墩。它按柔性結構設計可考慮水平力沿橋的縱軸線在各墩上的分配。
構架式橋墩 以兩欞或多欞構架作成的橋墩,多用鋼筋混凝土製作。構架式橋墩輕型美觀,但不宜在有漂流物或流凍的河流中建造。
橋台 由帽蓋(頂帽、台帽)和台身組成。台身有前牆和側牆(冀牆)兩部分。前牆是橋台的主體,它將上部結構荷載和土壓力傳達於基礎。側牆位於前牆的側後方,主要支擋路堤土方並可增加前牆的穩定性。前牆和側牆均可用石料或混凝土砌築。當上部結構為拱式體系時,除在橋面系同前牆相會處需設定台帽之外,在台身支承拱腳之處需另設拱座。和台帽相連的胸牆同橋面系端部之間應留伸縮縫。
重力式橋台 依靠自重來保持橋台穩定的剛性實體,它適於用石料砌築,要求地基土質良好。重力式橋台的平面形狀有U形、T形以及山形等。U形的整體性好,施工方便,但是台背易積水,故在台後填土中應設盲溝排水,以免發生土的凍脹。在土質地基上,翼牆同前牆相會合處應設定隔縫,將兩者分開砌築,以避免兩者沉降不均,產生破壞。
埋置式橋台 埋置於路堤錐體護坡中的橋台,它僅露出台帽以上的部分以支承橋樑上部結構。由於是埋置土中,所以這種橋台所受的土壓力很小,穩定性好。但是錐體護坡往往伸入河道,侵占了泄水面積,並易受到水流沖刷,因此必須十分重視護坡的保護;在設計中應驗算護坡萬一被沖刷毀壞時的橋台穩定性和強度。
薄壁橋台 以 L形薄壁牆作成的橋台。這種橋台有前牆和扶壁,前牆是主要承重部分,扶壁設於前牆背面,支撐於牆底板上。扶壁有若干道,其作用是增加前牆的剛度。台帽置於前牆頂部。底板上方的填土有助於保持橋台的穩定。
木墩台 主要用於木橋。目前僅在一些易於取材的林區採用這類墩台,其他形式橋樑在維修搶險時也用木墩台或木垛作為臨時支承。
參考書目
公路橋涵設計手冊編寫組:《公路設計手冊墩台和基礎》,人民交通出版社,北京,1978。
Jacques Ramsay Robinson, Pier, abutment and Formwork for Bridges, Crosby Lockwood and Son Ltd.,London,1964.
浙江省交通廳工程管理局:《橋樑墩台》,第二版,人民交通出版社,北京,1981。