關(guān)鍵詞：樁柱式橋臺(tái);橋臺(tái)背墻鋼筋;橋臺(tái)背墻構(gòu)造;橋臺(tái)裂縫。

1橋臺(tái)配筋設(shè)計(jì)對(duì)臺(tái)背混凝土裂縫的影響

樁柱式橋臺(tái)是輕型橋臺(tái)中常用的結(jié)構(gòu)形式之一，它具有構(gòu)造簡(jiǎn)約、混凝土體積小、施工簡(jiǎn)便、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，在城市中小橋梁設(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用。由于其混凝土體積小，受力模型不復(fù)雜，對(duì)于橋梁設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，難度并不大，但在我的橋梁設(shè)計(jì)工作經(jīng)歷中，我對(duì)以往工程案例中橋臺(tái)背墻配筋設(shè)計(jì)產(chǎn)生了疑惑，無(wú)論臺(tái)下樁基如何布置，橋臺(tái)背墻頂部縱向鋼筋配筋率都很高，40cm厚的背墻，頂部縱向鋼筋數(shù)量多數(shù)為8C25。經(jīng)過(guò)我的調(diào)查了解，多位工程師對(duì)這種配筋方式的看法有所不同。概括為以下3類(lèi)觀點(diǎn)：

（1）樁柱式橋臺(tái)臺(tái)身與L型蓋梁性質(zhì)相似，臺(tái)身產(chǎn)生負(fù)彎矩（下部受拉為正）時(shí)，頂部受拉混凝土截面寬度小，故需增加受拉鋼筋以提高抵抗負(fù)彎矩的能力。

（2）橋臺(tái)處于剛性路基和柔性路基交界處，路基的不均勻沉降會(huì)導(dǎo)致橋頭產(chǎn)生跳車(chē)現(xiàn)象。對(duì)橋臺(tái)頂部混凝土有沖擊作用，所以要將頂部鋼筋配強(qiáng)一些，以抵抗沖擊作用。同時(shí)也為滿足受拉鋼筋配筋率不小于規(guī)范中配筋率要求的限值。

（3）背墻和臺(tái)身的混凝土體積相差很大，背墻可看作橋臺(tái)帽梁的附屬構(gòu)件，當(dāng)橋臺(tái)帽梁受彎、扭、溫度等作用時(shí)，背墻會(huì)參與受力。容易比主結(jié)構(gòu)先被破壞，故需要加強(qiáng)背墻頂部配筋。如果背墻不參與縱向受，僅作一個(gè)擋土構(gòu)件，那它就不易產(chǎn)生豎向裂縫。也不需加強(qiáng)縱向配筋。

可見(jiàn)，橋臺(tái)裂縫是一個(gè)值得橋梁設(shè)計(jì)師探討和深究的問(wèn)題。

2橋臺(tái)配筋設(shè)計(jì)對(duì)臺(tái)背混凝土裂縫的影響

2.1結(jié)構(gòu)描述

為了有利于分析橋臺(tái)模型在各種條件下產(chǎn)生的計(jì)算結(jié)果的差異性，文章對(duì)單一條件下的靜力計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。假設(shè)條件為10m寬人行橋，上部采用7片交通部空心板梁，梁間距為1.25m，每片梁在梁斷面中心處設(shè)一個(gè)板式橡膠支座。臺(tái)帽寬1.4m，高1m，背厚0.4m，高1.25m，臺(tái)帽下接3根0.8m直徑的灌注樁，樁間距3.5m。橋臺(tái)配筋方式為縱向鋼筋帽梁底（簡(jiǎn)稱(chēng)1#筋）14 C 25，帽梁頂11 C 22（簡(jiǎn)稱(chēng)2#筋），背墻頂（簡(jiǎn)稱(chēng)3#筋）8 C 25;箍筋豎向2肢C 12，間距15cm。

按照上述結(jié)構(gòu)描述使用Midas civil2021版和Midas designer橋梁計(jì)算軟件進(jìn)行三維梁柱建模，用Workbench2021 R1版軟件建立實(shí)體模型輔助分析。兩個(gè)數(shù)字模型同樣是將上部荷載全部換算成7個(gè)-200kN的豎向集中力分別作用在相應(yīng)的支座處，通過(guò)在樁底設(shè)置彈性支承的方式來(lái)近似模擬邊界條件。經(jīng)計(jì)算，在上部荷載和自重作用下，本模型背墻頂部裂縫最大位置出現(xiàn)邊樁頂?shù)?號(hào)單元處，保持1#鋼筋不變，分別僅改變3#筋和2#鋼筋直徑后運(yùn)行計(jì)算，8號(hào)單元處裂縫寬度結(jié)果如表2.1所示。

通過(guò)對(duì)以上數(shù)據(jù)對(duì)比可知，樁間距為3.5m的樁柱式橋臺(tái)，僅在上部結(jié)構(gòu)作用和臺(tái)身自重作用下，臺(tái)身產(chǎn)生的內(nèi)力遠(yuǎn)小于抗彎承載能力。背墻頂部產(chǎn)生的裂縫也遠(yuǎn)小于規(guī)范限值0.2mm。可初步得出結(jié)論，3 #筋對(duì)臺(tái)身抗裂和抗彎承載能力的影響要大于2#鋼筋，根據(jù)正常使用承載能力計(jì)算原理判斷，3#鋼筋的對(duì)裂縫的影響程度大于2#鋼筋的主要原因是受力鋼筋合力點(diǎn)距中性軸的距離不同，有效截面高度不同。結(jié)果表明第1節(jié)第（1）條觀點(diǎn)中3#鋼筋可提高臺(tái)身抵抗負(fù)彎矩的能力的觀點(diǎn)正確，但如果說(shuō)3#鋼筋僅僅是為了提高抗彎能力，還需要進(jìn)一步論證，因?yàn)閺慕Y(jié)構(gòu)驗(yàn)算結(jié)果可知，臺(tái)身抗彎承載能力需求并不大。

3跳車(chē)現(xiàn)象影響與配筋率要求

跳車(chē)現(xiàn)象的作用主要是對(duì)混凝土進(jìn)行了沖切破壞，輪胎的集中力會(huì)使背墻頂表層混凝土骨料松動(dòng)脫落，但抵抗沖切破壞的有效方法是增加混凝土寬度和厚度，增強(qiáng)縱向主筋對(duì)防止混凝土受到?jīng)_切破壞效果并不顯著。城市橋梁橋臺(tái)頂部一般會(huì)設(shè)置伸縮縫，伸縮縫這部分的混凝土一般是在伸縮縫安裝完成后澆筑鋼纖維混凝土。鋼纖維混凝土可有效的減小表面混凝土的破壞。所以說(shuō)不需要增強(qiáng)3#鋼筋來(lái)防止跳車(chē)現(xiàn)象對(duì)橋梁構(gòu)件造成破壞。

如果不是跳車(chē)現(xiàn)象的原因，那會(huì)不會(huì)是為了滿足相關(guān)規(guī)范的構(gòu)造要求呢？《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG 3362-2018）9.1.12節(jié)第2條說(shuō)明：受彎構(gòu)件、偏心受拉構(gòu)件及軸心受拉構(gòu)件的一側(cè)受拉鋼筋的配筋百分率不應(yīng)小于45ftd/fsd，同時(shí)不應(yīng)小于 0.2mm。3#筋滿足本條要求的前提是橋臺(tái)臺(tái)身為受彎構(gòu)件，且頂部受拉。這與支座布置和樁基布置有關(guān)，橋梁上部結(jié)構(gòu)形不同，布置支座的方式就不同。例如2.1節(jié)提到的10米寬的空心板梁橋，臺(tái)身就是樁頂有負(fù)彎矩的受彎構(gòu)件。此時(shí)頂部配筋率要求需按上述規(guī)范9.1.12條執(zhí)行。若將上部結(jié)構(gòu)換成單箱多室大箱梁，就可以僅在三個(gè)樁頂位置的帽梁上設(shè)置支座，或者帽梁下只接兩根樁，支座布置在兩根樁基之間。此時(shí)臺(tái)身就是非受彎構(gòu)件或是只有正彎矩沒(méi)有負(fù)彎矩的構(gòu)件，此時(shí)背墻頂配筋率不需要滿足上述規(guī)范9.1.12條要求。

4橋臺(tái)構(gòu)造措施工對(duì)臺(tái)背混凝土裂縫的影響

在2.1節(jié)所述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上保持其它條件不變，僅在負(fù)彎矩最大處將橋臺(tái)背墻設(shè)置一道斷縫，橋臺(tái)帽梁保持連續(xù)。橋臺(tái)幾乎全部埋置在土里，梯度升降溫作用很小，計(jì)算模型中溫度作用僅考慮整體升降溫作用，但理論中假設(shè)混凝土材質(zhì)均勻整體升降溫作用就不造成混凝土產(chǎn)生裂縫，而一般情況下，混凝土內(nèi)部材質(zhì)都是不均勻的，在溫度或混凝土干縮等作用下，會(huì)產(chǎn)生局部縫縫，對(duì)于這種裂縫，只需布置面層防裂鋼筋網(wǎng)即可，并不需要加強(qiáng)縱向主受力鋼筋。

如果在橋臺(tái)背墻負(fù)彎矩較大處設(shè)斷縫，背墻僅作為擋土構(gòu)件使用，可有效防止背墻頂部產(chǎn)生裂縫，這是毫無(wú)疑問(wèn)的，但是這樣做就減弱了梁的作用，因?yàn)閿嗫p處的橋臺(tái)截面有效高度降低了，所以抗彎承載能力也就減弱了，在荷載不變的前提下，帽梁頂?shù)牧芽p寬度就會(huì)變大。用Midas designer對(duì)有無(wú)斷縫處理的兩個(gè)橋臺(tái)模型分別進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗彎抗裂驗(yàn)算，第2.2節(jié)中無(wú)斷縫的模型名稱(chēng)為模型一，在負(fù)彎矩最大處設(shè)斷縫的計(jì)算模型名稱(chēng)為模型二。計(jì)算結(jié)果對(duì)比如表4.1所示。

5結(jié)論

文章僅適用一般城市橋梁樁柱式橋臺(tái)。由于作者受知識(shí)積累和工作經(jīng)驗(yàn)限制，所提出結(jié)論為建議。請(qǐng)各位專(zhuān)業(yè)老師不吝賜教，給予指正。

在進(jìn)行橋臺(tái)配筋設(shè)計(jì)前應(yīng)先進(jìn)對(duì)臺(tái)身進(jìn)行受力分析，如臺(tái)身橫橋向所受負(fù)彎矩較小，臺(tái)身縱向鋼筋宜按矩型蓋梁構(gòu)造要求控制;如臺(tái)身模橋向所受負(fù)彎矩較大，則優(yōu)先加強(qiáng)3#鋼筋，其次加強(qiáng)2#鋼筋。

溫度作用對(duì)橋臺(tái)縱向鋼筋設(shè)置需求較小，只需混凝土面層鋼筋滿足防裂要求即可，驗(yàn)算時(shí)應(yīng)注意溫度對(duì)樁頂位移的間接作用。

除特殊情況外不建議樁柱式橋臺(tái)背墻設(shè)置斷縫。

參考文獻(xiàn)：

[1] JTG 3362-2018，公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范.

[2] 廖朝華.墩臺(tái)與基礎(chǔ)（第二版），人民交通出版社2013

作者簡(jiǎn)介：張書(shū)奎（1993-），男，漢族，河南，上海市園林設(shè)計(jì)研究總院有限公司，助理工程師，本科，橋梁專(zhuān)業(yè)。