組合式橋台

隨著我國交通基礎設施的不斷發展，公路交通量的不斷增加，人們對行車舒適性等的要求也越來越高，而伸縮縫是行車舒適的重要影響因素之一因此，橋樑設計施工和維護中，有關伸縮裝置的問題變得越來越突出。根據1986年的統計數據，全國570 000座橋樑中有248 500多座橋樑不是結構上有缺陷就是功能已經失效，其中的問題一半是出現在橋面伸縮裝置上，而且受損壞的橋樑數量比修複數目的增長要快根據1991年調查資料3，北京市公路管理處天津市橋樑管理所等13個城市的橋樑管理部門所管理的橋樑總數為2 490座，其中被調查橋樑556座，占橋樑總數的22.3%，伸縮裝置已破壞的橋樑數為271座，占被調查橋樑總數的48.7%，伸縮裝置破壞率較高。隨著公路運輸事業的發展，伸縮裝置問題日益突出，已成為困擾各國橋樑建設部門，養護部門的一大難題。

拱橋是一種推力結構，支承拱的墩台和地基必須承受拱腳傳來的強大的推力，這就要求修建拱橋時要有良好的地基。如果在地質條件不好的地區修建拱橋，如何提高橋台抵抗拱腳推力的能力，尤其是抵抗水平推力的能力，就成為設計中必須要解決的問題。上述情況下，組合式橋台是常用方法之一。組合式橋台由前台與後座兩部分組成，前台基礎承受拱腳傳來的豎向分力，一般採用樁基礎或沉井基礎；後座承受主動土壓力及後座基底摩阻力平衡拱的水平推力，後座一般採用片石混凝土等圬工結構。組合式橋台自上世紀70年代以來已為各地所採用，實踐證明效果良好，解決了某些拱橋的推力問題，為在軟土地基上修建拱橋提供了途徑。

通過採用新型的組合式橋台台後填料等一系列組合措施來適應協調上部結構主梁的溫度伸縮自由變形，達到取消橋樑伸縮縫的目的（橋台示意圖如圖所示）當溫度上升（降低）時，主梁伸長（縮短），橋台向台後（前）移動，台後填料同時向台後（前）緩慢移動，台後填料的土壓力由靜止土壓力向被（主）動土壓力逐漸過渡，利用過渡階段的彈塑性變形吸收橋台的溫度伸縮變形，將傳統伸縮縫處的集中變形分散到台後大範圍的填料中，從而達到適應協調溫度變形，取代傳統伸縮縫的目的。

任何形式的無伸縮縫橋樑都會不可避免地在一定程度上阻止上部結構溫度自由變形在無伸縮縫橋樑的研究中首先應該明確如下目標：在取消伸縮縫的同時，使橋樑阻止上部結構溫度自由變形的影響降低到可以接受的程度。

在江蘇省的公路橋樑中，中小橋數量佔70%以上，橋樑結構以預製簡支空心板為主，為此提出了一種組合式橋台結構，該結構在美國及歐洲的整體式橋台基礎上進行了改進，使其適用於我國預製空心板橋樑，主要結構如圖所示。

該橋台結構與常規橋台結構相比，主要特點如下：

（1）取消了常規橋台背牆，在主梁端部設置端擋牆，且與端擋牆剛性連接；

（2）與常規橋台將耳牆設置於台帽兩側不同，耳牆設置於端擋牆兩側，與其同時澆築；

（3）端擋牆上設置搭板牛腿，搭板以一定的斜率斜置於台後填料中，斜率與橋長年溫差等參數有關；

（4）主梁支點到端擋牆邊緣的距離與主梁跨徑及汽車荷載有關，主要依據主梁端部在荷載作用下的位移量確定上述端擋牆的尺寸搭板長度及傾斜角度與橋位處的年溫差橋樑長度台後填料類型相關，總趨勢為橋樑長度越長溫差越大，則端擋牆高度寬度及搭板長度相應增大。

組合式橋台的計算方法有靜力平衡法和變形協調法兩種，考慮到拱橋主拱圈對拱腳水平位移非常敏感，拱橋橋台一般不宜產生水平位移，而樁基或沉井的水平位移值均涉及土的特性和土抗力，難以計算準確，故2005版的《公路圬工橋涵設計規範》不建議採用變形協調法。本文中樁基組合式橋台的計算採用靜力平衡法，前台與後座之間設置構造縫，受力模式為水平向單向鉸接，假定前台與後座之間僅傳遞水平力，不傳遞豎向力和彎矩。前台承受拱腳傳來的豎向分力，拱腳的水平向分力由後座基底摩阻力及台後的主動土壓力來平衡。計算分前台與後座兩部分進行，前台的計算主要為樁基承載力的計算，其計算方法按現行《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規範》及《公路橋涵地基與基礎設計規範》的相關要求進行。後座的計算內容主要包括基底應力、抗傾覆穩定性及抗滑移穩定性計算，計算方法按現行《公路橋涵地基與基礎設計規範》的相關要求進行。

（1）台後填料預壓；

（2）基礎和橋墩台的施工；

（3）架設主梁，澆築橋面現澆層；

（4）台後反開挖，現澆主梁端擋牆；

（5）搭板施工，搭板上方填土施工；

（6）附屬工程施工，路面施工，通車該類橋樑總體施工流程施工方法與常規橋樑基本一致，與常規橋樑施工方案不同之處主要如下：

（1）橋台處在台後路基填築預壓完成後，施工端擋牆需反開挖施工，本階段關鍵要確保台後預壓時間及台後填料壓實度；

（2）搭板採用傾斜設置，與常規橋樑不同，搭板上方的填料同樣需要分層壓實，確保壓實度；

（3）橋面連續在橋台端牆施工前完成。

施工階段，各橋樑在運營階段總體情況良好，對於先期建設的橋樑，曾經出現在橋樑搭板末端出現路面橫向裂縫的情況，後續建設的橋樑通過加強台後路基路面的處理，較好地解決了該問題，後續建設的橋樑自運營以來整體使用良好。