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摘要：随着我国交通建设的飞速发展，各种桥梁工程日益增多，作为桥梁建设的基础，桥梁下部结构设计倍受行内人士关注。本文主要从下部结构内力计算和下部结构配筋两方面阐述了桥梁的下部结构设计内容，并提出了在桩筋及桩长设计时应注意的问题。
关键词：桥梁下部结构设计内力计算配筋
中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：
一、引言
为了满足人们日益提高的生活水平，对桥梁建设质量要求也越加严格。作为桥梁结构的重要组成部分，桥梁下部结构设计应遵循安全耐久、满足交通要求、造价低、维修养护费用小、预制施工方便、工期短、与周围环境协调美观等原则；同时还要考虑到结构的受力、土质构造和地质条件、水文、水流流速及河床性质等诸多因素的影响。以下是笔者根据实践积累，就桥梁下部结构设计内容展开讨论。
二、桥梁下部各结构的设计
1、桥墩
高度小于40m的桥墩多采用柱式墩和Y型薄壁墩。柱式墩有圆柱与方柱之分，外观质量在圆柱施工中不难控制，和桩基也方便衔接，大多应用于平原地区。从美观而言，方柱有视线诱导性和棱角，和上构梁体协调，相对美观。以受力角度来讲，在方柱与圆柱有相等截面积的条件下，方柱抗弯刚度要比圆柱大，受力较于圆柱更优。体系是连续钢构时，方柱能够经过对两个方向的尺寸进行调整，从而调整墩柱的刚度，满足调整墩柱受力的需要。圆柱为各向同性，进行调整，其效果相对较差。方柱的缺点是墩柱和桩基间要经过桩帽连接，加上山区桥梁地面横坡较陡，不仅增加了工程数量和柱帽结构，而且加大了挖方工程量。在设计中，选用方柱或圆柱要综合考虑墩高、地形和上构结构形式。Y型墩薄壁是独柱双支座的一种墩型，相对美观却施工较复杂。由于墩高较矮时，既不美观又未有简便施工，很少使用。墩高较高时，Y型薄壁墩施工仅要一套模板，搭一个支架，在有大量模板需求和地面横坡相对陡的山区桥梁，Y型薄壁墩有明显优势。此外使用双柱墩时，因两个墩柱高度相差大，线刚度差距大，造成一个墩两个墩柱受力有很大的不同，使用Y型薄壁墩就可避免以上缺陷。
在桥墩设计时应注意：由于桥墩在构造、施工工艺和截面形状等方面的多样性，近年来我国桥梁设计人员对下部结构的造型设计有了显著的变化，改变了以往桥墩粗、大、实的躯体，向着轻型、薄壁、注意造型的方向发展，从而提高了桥梁下部结构的功能和结构的美感。
2、桥墩与路幅的关系
山区高速公路既有整体式路基也有分离式路基。当前，路线选线注重的理念是环保，注重的是减少占地，大多设置的是整体式路基，只有中长隧道等采用分离式路基外。整体式路基的双幅桥，通常下构按分幅单独设计，也就是双幅四柱。至于高墩长桥，整体式下构也就是双幅两柱是一种相对较好的选择。相比于双幅四柱，若桥墩截面积和横向宽度相当，整体式下构横向与纵向刚度为分幅设置的2倍以上，不仅能够减少开挖而且可以减少墩顶变位。显然，整体式下构帽梁跨度相对大时，鉴于车辆双向行驶时扭矩影响，要设置较强大的帽梁。一座桥到底使用整体式下构抑或是分幅下构，要综合考虑诸如地质、墩高和水文等多种因素。
3、桥台
桥台按其形式可划分为重力式桥台、轻型桥台、框架式桥台、组合式桥台和承拉桥台。而在山区高速公路桥梁桥台通常使用重力式U型台、肋板台以及桩柱式台。U形桥台构造简单，基底承压面大，应力较小，但圬工体积大，台内填土易积水、结冰、冻胀，使桥台结构产生裂缝。因此要注意中间填料要采用渗水性较好的土夯填，并做好台背排水。
八字式和一字式桥台适用河岸稳定，桥台不高，河床压缩小的中小跨径桥梁，对于跨越人工河道的桥梁及立交桥亦可采用。薄壁式桥台同薄壁式桥墩类同，可依据桥台高度、地基强度和土质等因素选定。设计人员在设计时应根据实际情况因地制宜，选择合适桥梁墩台类型。
4、墩台基础设计
在桥梁墩台设计中，还有一个非常重要的事情，那就是墩台基础的设计。工程实践表明：墩台的地基与基础的设计与施工质量的好坏，是整个结构质量的根本问题。因为基础工程是隐蔽工程，如有缺陷，较难发现，也较难弥补或修复，而这些缺陷往往直接影响整个桥梁的使用甚至安危。桥梁墩台的造价，通常在整个桥梁造价中占相当大的比重，尤其是在复杂地质条件下或深水修筑基础更是如此。墩台基础类型根据埋置深度可分为浅基础和深基础。一般将埋置深度在5m以内者称为浅基础；由于浅层土质不良，须把基础埋置于较深的良好地层上，埋置深度超过5m者称为深基础。基础埋置在土层内深度虽较浅，但在水下部分较深，如深水中桥墩基础，称为深水基础。除了深水基础，公路桥梁及人工构造物最常用基础类型是天然地基上的浅基础，当需要设置深基础时常采用桩基础或沉井基础。
在墩台基础设计之前，除了应掌握有关全桥的资料，包括上部结构形式、跨径、荷载、墩台结构等及国家颁发的桥梁设计、施工技术规范外，还应注意地质、水文资料的搜集和分析，重视土质、建筑材料的调查和试验。根据桥梁工程规模、重要性及架桥地点工程地质、水文条件的具体情况和设计阶段确定取舍。在搜集了墩台设计所需资料后，再根据作用在地基与基础上的计算荷载的不同特性，以及各种荷载出现的几率把作用荷载进行分类，并将实际可能出现的荷载组合起来，确定设计时的计算荷载。之后按其可能出现的最不利荷载组合情况进行验算。确定了基底应力之后，我们即可根据收集到的地质资料选择合适的持力层。如果地基承载力不够时，那么就要对地基进行人工加固，人工加固通常有换土法、砂井预压固结法、液灌注加固法三种方法，在选择方法时，应通过工程地质勘测和土工试验，根据土层条件，结合上部构造物，当地有关条件及工程费用等，综合考虑决定处理方案。
三、下部结構配筋
下部结构配筋首先涉及配筋方法的选用问题，所以以下就配筋方法、盖梁配筋、桩筋设计、桥台配筋等注意事项分别进行讨论。
1、盖梁配筋注意事项
（1）等截面连续梁可以用极限法，但不能完全套用，负弯矩处最好留有富余。
（2）盏梁的抗弯配筋，两种方法均不控制设计，主要由裂缝宽控制。
（3）抗剪设计，两种方法都对混凝土与箍筋承担剪力比例作了明确规定，这样梁体往往需要设置大量斜剪力筋，给梁内布筋带来困难，配筋时可以通过多设箍筋，让混凝土与箍筋承担更多的比例，使配筋自由度大一点。
（4）盖梁配筋要注意“强剪弱弯”，大部分梁体破坏是由剪力不足造成的，对抗弯筋满足要求即可，而抗筋一般留有富余。
2、桩配筋设计注意事项
对于基桩各截面的配筋，从理论上讲，应根据桩内弯矩包络图进行计算布置。通常是根据最大弯矩处进行配筋，从桩顶一直伸到最大弯矩一半处，下一定锚固长位置。减少一半配筋，再一直伸至弯矩为零处，下一定锚固长位置，再下为混凝土段。对于软基，桩主筋最好穿过软土层。对于摩擦灌注桩，无论从桩体受力来看，还是从节省工程费用及降低施工难度来看，认为前种更合理：（1）钢筋笼少、主筋短节省大量钢筋；（2）减少底部断桩处理的难度，减少扁担桩发生机率；浇桩时，开始几米发生卡管等事故机率高，而采用第一种方式配筋，底部断桩后，钢筋笼拔出后，即可原孔再钻。
3、桥台配筋注意事项
（1）台后顺桥向水平土压力对盖梁的水平弯矩是造成盖梁跨带附近侧面竖向裂缝的主要原因，而侧水平土压力易造成耳墙根部弯裂。
（2）桥台在土压力、恒载、活载、梁反推力作用下将有很大的扭矩，使盖梁发生扭剪破坏。
（3）桥头路基下沉致使背墙受活载冲击力而过早破坏。
四、桩筋及桩长设计注意事项
1、桩筋设计目前均采用极限法进行桩体抗弯筋设计，对于基桩各截面的配筋，应根据桩内弯矩包络图进行计算布置。
2、桩长的计算不同于桩基配筋，仍采用容许应力法，最大竖向力应按容许应力法计算，不需考虑极限荷载组合系数。桥梁前期方案设计，对节省工程费用，保证工程质量很重要。
总而言之，设计时要善于结合工程实际分析问题、解决问题，并坚持在工程设计中推陈出新，不断提高下部工程的设计质量。
五、结束语
梁前期方案设计，对节省工程费用，保证工程质量很重要。若设计方案做得全面细致、科学合理，可以使工程进度中较少变动，大大提高效率。通过以上内容的分析探讨，可以看出在设计桥梁下部结构时，应先充分做好以下工作：
（1）做好总体规划，初步正确框定下部结构的位置及型式。
（2）做好桥宽规划，提高下部结构的设计质量及设计单位的设计效率。
（3）勘测是下部结构设计合理的前提和基础，现场地形、地质影响、下部结构型式的选择及方案的合理性、可行性，对下部工程设计质量至关重要，如果前期调查不细，就会给工程实施造成设计变更，工期延长，费用增加等问题。
参考文献：
[1] 刘高友.浅谈桥梁下部结构设计计算[J].黑龙江交通科技，2008（11）.
[2] 罗余良.讨论桥梁下部结构的选型及设计[J].河南建材，2010（1）.
[3] 韩冰.论述桥梁下部结构设计[J].科技资讯，2009（16）.
[4] 顾安邦，范立础.高等学校教材：桥梁工程[M].北京：人民交通出版社，2000.
关键词：桥梁下部结构设计内力计算配筋
中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：
一、引言
为了满足人们日益提高的生活水平，对桥梁建设质量要求也越加严格。作为桥梁结构的重要组成部分，桥梁下部结构设计应遵循安全耐久、满足交通要求、造价低、维修养护费用小、预制施工方便、工期短、与周围环境协调美观等原则；同时还要考虑到结构的受力、土质构造和地质条件、水文、水流流速及河床性质等诸多因素的影响。以下是笔者根据实践积累，就桥梁下部结构设计内容展开讨论。
二、桥梁下部各结构的设计
1、桥墩
高度小于40m的桥墩多采用柱式墩和Y型薄壁墩。柱式墩有圆柱与方柱之分，外观质量在圆柱施工中不难控制，和桩基也方便衔接，大多应用于平原地区。从美观而言，方柱有视线诱导性和棱角，和上构梁体协调，相对美观。以受力角度来讲，在方柱与圆柱有相等截面积的条件下，方柱抗弯刚度要比圆柱大，受力较于圆柱更优。体系是连续钢构时，方柱能够经过对两个方向的尺寸进行调整，从而调整墩柱的刚度，满足调整墩柱受力的需要。圆柱为各向同性，进行调整，其效果相对较差。方柱的缺点是墩柱和桩基间要经过桩帽连接，加上山区桥梁地面横坡较陡，不仅增加了工程数量和柱帽结构，而且加大了挖方工程量。在设计中，选用方柱或圆柱要综合考虑墩高、地形和上构结构形式。Y型墩薄壁是独柱双支座的一种墩型，相对美观却施工较复杂。由于墩高较矮时，既不美观又未有简便施工，很少使用。墩高较高时，Y型薄壁墩施工仅要一套模板，搭一个支架，在有大量模板需求和地面横坡相对陡的山区桥梁，Y型薄壁墩有明显优势。此外使用双柱墩时，因两个墩柱高度相差大，线刚度差距大，造成一个墩两个墩柱受力有很大的不同，使用Y型薄壁墩就可避免以上缺陷。
在桥墩设计时应注意：由于桥墩在构造、施工工艺和截面形状等方面的多样性，近年来我国桥梁设计人员对下部结构的造型设计有了显著的变化，改变了以往桥墩粗、大、实的躯体，向着轻型、薄壁、注意造型的方向发展，从而提高了桥梁下部结构的功能和结构的美感。
2、桥墩与路幅的关系
山区高速公路既有整体式路基也有分离式路基。当前，路线选线注重的理念是环保，注重的是减少占地，大多设置的是整体式路基，只有中长隧道等采用分离式路基外。整体式路基的双幅桥，通常下构按分幅单独设计，也就是双幅四柱。至于高墩长桥，整体式下构也就是双幅两柱是一种相对较好的选择。相比于双幅四柱，若桥墩截面积和横向宽度相当，整体式下构横向与纵向刚度为分幅设置的2倍以上，不仅能够减少开挖而且可以减少墩顶变位。显然，整体式下构帽梁跨度相对大时，鉴于车辆双向行驶时扭矩影响，要设置较强大的帽梁。一座桥到底使用整体式下构抑或是分幅下构，要综合考虑诸如地质、墩高和水文等多种因素。
3、桥台
桥台按其形式可划分为重力式桥台、轻型桥台、框架式桥台、组合式桥台和承拉桥台。而在山区高速公路桥梁桥台通常使用重力式U型台、肋板台以及桩柱式台。U形桥台构造简单，基底承压面大，应力较小，但圬工体积大，台内填土易积水、结冰、冻胀，使桥台结构产生裂缝。因此要注意中间填料要采用渗水性较好的土夯填，并做好台背排水。
八字式和一字式桥台适用河岸稳定，桥台不高，河床压缩小的中小跨径桥梁，对于跨越人工河道的桥梁及立交桥亦可采用。薄壁式桥台同薄壁式桥墩类同，可依据桥台高度、地基强度和土质等因素选定。设计人员在设计时应根据实际情况因地制宜，选择合适桥梁墩台类型。
4、墩台基础设计
在桥梁墩台设计中，还有一个非常重要的事情，那就是墩台基础的设计。工程实践表明：墩台的地基与基础的设计与施工质量的好坏，是整个结构质量的根本问题。因为基础工程是隐蔽工程，如有缺陷，较难发现，也较难弥补或修复，而这些缺陷往往直接影响整个桥梁的使用甚至安危。桥梁墩台的造价，通常在整个桥梁造价中占相当大的比重，尤其是在复杂地质条件下或深水修筑基础更是如此。墩台基础类型根据埋置深度可分为浅基础和深基础。一般将埋置深度在5m以内者称为浅基础；由于浅层土质不良，须把基础埋置于较深的良好地层上，埋置深度超过5m者称为深基础。基础埋置在土层内深度虽较浅，但在水下部分较深，如深水中桥墩基础，称为深水基础。除了深水基础，公路桥梁及人工构造物最常用基础类型是天然地基上的浅基础，当需要设置深基础时常采用桩基础或沉井基础。
在墩台基础设计之前，除了应掌握有关全桥的资料，包括上部结构形式、跨径、荷载、墩台结构等及国家颁发的桥梁设计、施工技术规范外，还应注意地质、水文资料的搜集和分析，重视土质、建筑材料的调查和试验。根据桥梁工程规模、重要性及架桥地点工程地质、水文条件的具体情况和设计阶段确定取舍。在搜集了墩台设计所需资料后，再根据作用在地基与基础上的计算荷载的不同特性，以及各种荷载出现的几率把作用荷载进行分类，并将实际可能出现的荷载组合起来，确定设计时的计算荷载。之后按其可能出现的最不利荷载组合情况进行验算。确定了基底应力之后，我们即可根据收集到的地质资料选择合适的持力层。如果地基承载力不够时，那么就要对地基进行人工加固，人工加固通常有换土法、砂井预压固结法、液灌注加固法三种方法，在选择方法时，应通过工程地质勘测和土工试验，根据土层条件，结合上部构造物，当地有关条件及工程费用等，综合考虑决定处理方案。
三、下部结構配筋
下部结构配筋首先涉及配筋方法的选用问题，所以以下就配筋方法、盖梁配筋、桩筋设计、桥台配筋等注意事项分别进行讨论。
1、盖梁配筋注意事项
（1）等截面连续梁可以用极限法，但不能完全套用，负弯矩处最好留有富余。
（2）盏梁的抗弯配筋，两种方法均不控制设计，主要由裂缝宽控制。
（3）抗剪设计，两种方法都对混凝土与箍筋承担剪力比例作了明确规定，这样梁体往往需要设置大量斜剪力筋，给梁内布筋带来困难，配筋时可以通过多设箍筋，让混凝土与箍筋承担更多的比例，使配筋自由度大一点。
（4）盖梁配筋要注意“强剪弱弯”，大部分梁体破坏是由剪力不足造成的，对抗弯筋满足要求即可，而抗筋一般留有富余。
2、桩配筋设计注意事项
对于基桩各截面的配筋，从理论上讲，应根据桩内弯矩包络图进行计算布置。通常是根据最大弯矩处进行配筋，从桩顶一直伸到最大弯矩一半处，下一定锚固长位置。减少一半配筋，再一直伸至弯矩为零处，下一定锚固长位置，再下为混凝土段。对于软基，桩主筋最好穿过软土层。对于摩擦灌注桩，无论从桩体受力来看，还是从节省工程费用及降低施工难度来看，认为前种更合理：（1）钢筋笼少、主筋短节省大量钢筋；（2）减少底部断桩处理的难度，减少扁担桩发生机率；浇桩时，开始几米发生卡管等事故机率高，而采用第一种方式配筋，底部断桩后，钢筋笼拔出后，即可原孔再钻。
3、桥台配筋注意事项
（1）台后顺桥向水平土压力对盖梁的水平弯矩是造成盖梁跨带附近侧面竖向裂缝的主要原因，而侧水平土压力易造成耳墙根部弯裂。
（2）桥台在土压力、恒载、活载、梁反推力作用下将有很大的扭矩，使盖梁发生扭剪破坏。
（3）桥头路基下沉致使背墙受活载冲击力而过早破坏。
四、桩筋及桩长设计注意事项
1、桩筋设计目前均采用极限法进行桩体抗弯筋设计，对于基桩各截面的配筋，应根据桩内弯矩包络图进行计算布置。
2、桩长的计算不同于桩基配筋，仍采用容许应力法，最大竖向力应按容许应力法计算，不需考虑极限荷载组合系数。桥梁前期方案设计，对节省工程费用，保证工程质量很重要。
总而言之，设计时要善于结合工程实际分析问题、解决问题，并坚持在工程设计中推陈出新，不断提高下部工程的设计质量。
五、结束语
梁前期方案设计，对节省工程费用，保证工程质量很重要。若设计方案做得全面细致、科学合理，可以使工程进度中较少变动，大大提高效率。通过以上内容的分析探讨，可以看出在设计桥梁下部结构时，应先充分做好以下工作：
（1）做好总体规划，初步正确框定下部结构的位置及型式。
（2）做好桥宽规划，提高下部结构的设计质量及设计单位的设计效率。
（3）勘测是下部结构设计合理的前提和基础，现场地形、地质影响、下部结构型式的选择及方案的合理性、可行性，对下部工程设计质量至关重要，如果前期调查不细，就会给工程实施造成设计变更，工期延长，费用增加等问题。
参考文献：
[1] 刘高友.浅谈桥梁下部结构设计计算[J].黑龙江交通科技，2008（11）.
[2] 罗余良.讨论桥梁下部结构的选型及设计[J].河南建材，2010（1）.
[3] 韩冰.论述桥梁下部结构设计[J].科技资讯，2009（16）.
[4] 顾安邦，范立础.高等学校教材：桥梁工程[M].北京：人民交通出版社，2000.