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桥渡设计中有关确定墩台基础位置的要求
日期:2015-5-13 11:47:40 作者:佚名 来源:本站原创
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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 桥的主缆锚碇基础、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。

对于在右涌舷孽求和右漂流物、流冰的河流。由干修筑桥墩后.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。

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