桥梁下部结构对方案比选影响的探讨摘要：在电算高速发展的今天，桥梁设计与计算方面相差并不太大，而施工方面的难度相当悬殊，而施工过程中，下部结构尤其是基础工程尤为重要。

因此桥梁比选时，要从桥梁下部结构的各方面进行分析，从而选出最优方案。

abstract： today， with the high-speed development of computing， the difference between bridge design and calculation is not too large， but the difficulty in construction aspects is considerable disparity. in the construction process， the lower part of the structure，especially the basic project， is particularly important. so in bridge comparison， it should be analyzed from the bridge substructure to select the optimal solution.
关键词：方案比选；桥梁；下部结构；影响
key words： programs comparison；bridges；substructure；impact
中图分类号：u44 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）07-0076-02
0 引言
桥梁方案比选中，在桥型方面往往首先考虑上部结构的问题，而将下部结构放在从属的地位。

但下部结构的重要性绝对不容忽视，因为桥梁的关键首先是下部结构。

在施工中，如果所选方案不
能满足技术可行性与经济合理性两项要求，则须另找方案，甚至是新桥位。

而在施工方案中，首先要在下部结构内尤其是在基础工程中寻找合理的设计与施工方案，而这又涉及工程地质问题，有时会因地质不佳而需另选桥位。

因此，桥梁下部结构的各项工作，对方案比选的结果有着极大影响。

1 地质钻探
以往设计者对中小桥往往是在两岸各钻一孔，对大桥则沿桥中心线多钻几个孔，便进行桥墩（台）的布置。

当遇到不良地质时，再移动墩位或修改方案。

若从新的钻孔中再发现不良地质情况，只好再作修改，这样做费时费事。

若用新的仪器设备雷达电测各深层一次探明沿桥长与宽约50m范围内的所有地下情况，可一目了然的看出何处有断层、溶洞、破碎带和其他不良地质情况，而后就可进行墩台位置的选择。

2 桥位
桥位的选择是一项十分重要的事情。

我们不但要从三维空间的概念出发，还应考虑到时间这个十分重要的因素。

在一般情况下“小桥服从路线，路线服从大桥”，但在某些特殊情况下就不一定非要服从这两条原则不可。

在折角转弯的公路跨河桥中，当车速较大时，往往都要做成斜交桥，一边加大转弯角度。

在高速公路和准高速公路上此斜交角往往更大，从而导致桥梁长度变长，为此可用斜拉桥来做。

因为它不仅跨度长达几百米而毫无困难，而且可在桥头两端将部分斜索面转
向圆心一侧，以便曲线转弯，只需在端横梁下略加悬臂就能满足要求。

如有几个桥位可供比较，可对所有桥位的地质情况进行深度普查，并选择其中较好者进行方案设计。

设计者常会考虑地质较可靠与基础施工较方便的桥位。

3 施工安全与经济
在比选方案阶段尽管还未深入到基础的详细设计与计算，但必须估计到基础施工的安全与经济。

例如深水基础所用的施工方法能否保证在洪水到来之前赶出设计洪水水位。

甚至也要考虑如果洪水提前来临时，有无补救的施工方法可以保证安全渡洪。

如果不能保证，则要考虑其他方案。

另外，在有水平力的桥梁中，还要考虑到日后有无土的流变影响和地震力作用下的位移，及早预计补救的方法及其安全与经济性；若无法解决，就要另选其他方案。

4 墩台基础
在桥梁工程中常用的墩台基础有：明挖浅基础、桩基础、地下连续墙、沉井、气压沉箱、大型管柱、组合式基础和特种基础。

用地下连续墙或沉井作锚碇，如不能深达岩层而停留在中层的砂土中，因摩擦系数较小而不能很经济的抵抗水平力的作用，会留下滑动和唯一隐患；尤其在地震力作用下会产生不良后果，这是要避免的。

而采用增加桩基的办法形成混合基础亦是可取的。

5 桥墩
下部结构在方案比选中的重要性，还必须从桥型选择、桥孔布
置与施工方法三方面来思考。

桥墩是将上部结构的竖向力与水平力传给基础的承重结构。

在铁路桥中，因活载重，水平力也大，所以桥墩做得粗壮厚实，以增大承受能力，故大桥中常用重力式桥墩。

为了不让水平力与竖向力的合力越出桥墩基础的核心距，足够的重力式必要的。

不过在加大重力与加大核心距这两种方法进行选择时，要慎重考虑桥墩本身的造价和由于重力引起的基础负担。

公路桥活载不重，水平力也小。

如仍用重力式桥墩，则往往会增加不必要的投资，故在公路桥的高桥墩中常用箱形截面，用预制块拼装而成。

桥墩的形式不仅影响本身造价，还能直接影响到方案比选。

如设计者不对高桥墩的设计构造与施工方法作充分的研究与论证，则此方案是不易被提出和最终在比选中取胜的。

总之，在深而宽的山谷中考虑方案时，除按旧习惯提出方案外，还可以根据混凝土强度的提高和施工方法的发展，在无水或浅水处采用混凝土梁和钢梁，在深水处采用结合梁。

这是因为混凝土梁和钢梁都需全截面顶推，水平顶推力较大，对高墩不利，而结合梁中的下部钢梁则轻得多。

全用钢梁虽较混凝土轻，但造价较昂贵，且不利于养护。

在宽达几十公里的海峡大桥中，下部结构对方案选择的重要性更为明显，由于水深和海轮通航要求，每孔跨度至少为500米。

跨度愈大，桥墩愈少，上部结构的难度就愈大。

反之跨度愈小，桥墩就愈多，此时，上、下部结构的设计与施工都会方便一些。

所以在跨度的选择方面就有不少比较的方案，尤其在深水中，下部结构的
技术可行性与经济合理性必须首先予以慎重考虑。

6 深水基础
在现实的设计来看，深水基础的主要困难是恶劣的地质条件，如水深有较厚而且软的淤积层或冲刷层、不规则的底面岩层等。

这些问题再加上深水，对机械设备、仪表和材料等方面都提出了很苛刻的要求。

除此之外，船舶可能引起的撞击力对深水基础能产生很大的弯矩，特别是对于一些通航净空要求较高的大桥，有可能受到更大吨位船只的撞击；如是大型油轮或载有危险化学物品的船只，因碰撞而引起的毒气泄漏或大火，设计者也须事先有考虑。

高纬度地区的桥梁，还应考虑寒冷气候下冰冻和冰凌冲击的危险。

此外，还有基础的抗震问题。

基础在上部结构与持力层之间主要起了传力的作用。

一般情况下，设计者多注重于由上部结构的恒载与活载共同作用下的力学效应。

而在要求考虑抗震问题时，对跨度较小的桥梁，一般是在静力分析的基础上引入一个安全系数；对于较大跨度的桥梁，用反应谱法和时程分析法，两者都依赖于对现实情况的模拟程度，需要有比较可靠的记录，并考虑由于跨度增大而造成的时滞影响。

目前有用振动台试验的方法来作抗震方面的模型检验。

地震影响一般认为主要是基础与埋层之间的直接作用。

但在此过程中，水体与其所夹带的大量泥沙的动力效应也应加以考虑。

从国外海洋石油平台施工所获得的经验来看，深水的柔细墩对地震和大浪都会有很大的动力响应。

从地震力影响来看，地震所引起的桥墩自身产生的弯矩或剪力值要大大超过由上部结构传来的
相应值，所以也会影响上部结构的安全。

7 防撞措施
在大桥方案中，防撞措施是必不可少的，而且越来越重视。

与下部基础的关系主要有一体化或分离式两种。

一般认为对于单独一孔的大桥最好将主墩设计在岸上或离岸不远的浅水中，以便不让吃水深的巨轮靠近主墩。

如果主墩不能靠岸太紧，则必须修筑人工岛以减少水深。

当防撞措施与桥墩基础一体化时，防撞措施只能起到缓冲作用，最后还要靠桥墩与基础自身的强度来抗撞。

所以桥墩自身要具备纵横两向的刚度与强度，并在必要时依靠上部结构的帮助来抵抗船的撞击力。

桥跨大小也有很大影响，所以防撞问题是与桥梁方案直接有关的。

8 结束语
桥梁设计中，方案比选是必不可少的步骤，在遵循安全、适用、经济、美观、环保的原则同时，不可忽略的是桥梁下部结构的重要地位，设计人员要把握上述各项内容，力求桥梁方案更合理更经济。

参考文献：
[1]范立础.桥梁工程：上、下册.北京：人民交通出版社，2001.
[2]周念先.桥梁方案比选.上海：同济大学出版社，1997.
[3]中国土木工程学会桥梁及结构工程分会.中国优秀桥梁.北京：人民交通出版社，2006.。