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​四川破桩头桥渡设计中有关确定墩台基础位置的要求

2019-04-17 混凝土破碎 348 次 0 评论

四川破桩头桥渡设计中有关确定墩台基础位置的要求

桥渡设计不涉及桥梁结构的力学计算,主要任务是确定桥梁位置、桥长和桥高,以及桥梁的分孔和基础的埋置深度等。实际上,分孔的问题就是确定孔数及墩台位置,这是一个复杂的、涉及因素较多的问题,它不仅直接影响通航和桥梁的安全使用,而且对施工难易、桥梁造价也有很大影响。

一、跨径选择问题

在同一桥渡线上,采用大跨径将减少孔数、墩数,但增加了上部结构的工程量和施工难度,小跨径则反之。通航性河流必须满足通航净空要求,不通航河流要考虑泄洪要求的过水面积、流向的变化和桥头水位壅高程度。在大河上建桥,跨径不宜太小,各墩位的自然条件、河床高程不同,有时采用不尽相同的跨径可以获得最佳效果,但要注意分孔不宜太零乱。另外,一些上部结构为特殊受力体系的桥梁,其对下部结构传力性质和平衡要求与一般桥梁不同,如悬索桥的主缆锚碗基础、斜拉桥的辅助墩、连续梁与连续刚构兼受拉力的桥台等不能按一般墩台基础的概念布置设计,而需适应外力的有利传布和平衡,作为特殊受力结构体设计。

二、尽量避免在深水主槽中布墩

深水主槽水流流速大,修筑桥墩后阻水产生较大的冲刷,需要加深基础,这将造成桥墩和基础施工上的困难。所以,对于水深流急、深泓线摆动很大的部位不易布墩。

对于在有通航要求和有漂流物、流冰的河流,由于修筑桥墩后,在桥墩附近形成旋流而对船舶等有吸引力,极易将其吸往桥墩导致撞击事故发生。所以行船在很远就要注意对桥跨居中行驶,实践要求,一般通航河流最小跨径不宜小于40m。

对于通航水位时水流方向不垂直于桥孔的河流,尤其在河流转弯处,布设桥墩一定要慎重,因为此种情况下船只很容易撞及桥墩。如我国长江中上游的某大桥,原设计方案为一座主孔460m跨径的斜拉桥,它为航运提供了宽广的范围,后来改用了多孔预应力混凝土连续刚构,虽然桥的跨径也有245m(1996年建成时位居世界同类桥型第二跨度),但有一个桥墩正好布置在水流转弯处,因而出现船撞桥墩的事故。与此相反,法国的诺曼底(Normandie)大桥位于塞纳河口,原设计为跨径512m的斜拉桥,后考虑桥塔有被船撞的危险,航运部门要求放大桥孔,经过几年的争议与研究,最后决定将一个塔移到岸边,另一个塔设在人工岛上,跨径放大到856m,比原来的跨径大出344m,并且在塔墩的脚下做了很好的防护措施,以避免15万t油轮碰撞。由此可见,对大江大河中的桥梁桥孔设计布墩问题必须慎重对待。

在变迁性河流或深泓线摆动较大的游荡性河段建桥,还应考虑水流流向变化对墩身阻水和通航的影响,以免使通航孔废弃。

三、桥渡设计中的墩台基础冲刷问题

桥渡设计中的冲刷是决定桥墩基础埋置深度的关键因素。实际桥渡设计中的各方面内容,都直接或间接地影响桥渡冲刷,水毁的桥梁绝大多数最终表现为冲刷过大造成墩倾梁倒。确定桥梁长、高、深等,实质上是确定桥下过水面积的问题。要在江河上建桥,一般都需要在水中设置桥墩以支承桥梁,而桥墩的基础则需要埋置在河床以下一定的深度,于是桥墩、水流和地质条件就形成相互影响的矛盾统一体,而冲刷则是这种矛盾统一体相互作用的体现。冲刷是引用单宽流量计算的一般冲刷、集中冲刷与局部冲刷深度的叠加总和,虽然计算粗略但影响甚大,处理不当会将基础底土层淘空,危及基础乃至全桥的安全和稳定。

冲刷的问题直接影响河道压缩(桥梁长度)、桥墩的结构形式、基础埋置深度等方面的规划设计。在规划水库上游建桥时,要考虑将来水位抬高和冬季冰塞作用;在下游附近建桥要考虑将来清水泄洪和放淤冲刷的影响。桥台的布置要保证桥下有足够的泄水面积。特别对单孔桥梁,桥台类型可直接影响跨长的变化和水流的压缩程度(图1-2),实际上也直接影响桥梁的安全和造价。

四、地质条件的要求

地质条件对桥梁的安全影响甚大。通常桥墩的基础都要设置在河床表面以下数米乃至数十米以下,因此必须通过钻探和物探的手段来探察清楚河床深处的地质情况。对于地质复杂、基础工程量较大的河流,减少桥墩数量可能得到经济孔径。

一般桥墩位置应尽量避开断层与陷穴、软弱地质夹层带或石灰岩地区的不良地质处(溶洞、溶沟等),尽量选择在岩面高程较高位置处。

在地质不稳定的山区隘口修建桥梁,一定要注意防止泥石流将桥墩撞倒而致桥毁,一般尽可能一孔跨过。在山区建桥应放大孔径,减少桥墩数,尤其要避开深谷设墩。

​四川破桩头桥渡设计中有关确定墩台基础位置的要求

图1-2桥台类型与跨长变化

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