近年來隨著城市高架橋的大量建設(shè)和公路路網(wǎng)的密集,相交道路在平面上發(fā)生沖突的問題也就隨之增多。為了不影響下方道路的使用,通?？刹捎玫拇胧┯?大跨徑橋梁一跨跨越；利用下方道路的分隔帶設(shè)置獨(dú)柱或偏心橋墩；沿分隔帶的方向在中間設(shè)置多柱橋墩,若道路為斜交,須采用斜交的上部結(jié)構(gòu)；框架墩通過設(shè)置剛性橫梁將墩柱放在路幅以外。框架墩的方案在美觀上相對(duì)要差,給人節(jié)外生枝、不對(duì)稱、不協(xié)調(diào)、力學(xué)上不平衡的感覺,對(duì)于有較高景觀要求的橋梁,應(yīng)盡可能避免使用。但框架墩在經(jīng)濟(jì)上和工期上有一定優(yōu)勢(shì),如:某高速公路與地方道路斜交小于20°,早先的設(shè)計(jì)采用了110m跨的連續(xù)剛構(gòu),后因工期和經(jīng)濟(jì)等因素,經(jīng)比較改為50mt梁,采用了三個(gè)框架墩,最大墩柱間距達(dá)24.5 m?？蚣芏找蚨罩g距較大,通常將蓋梁設(shè)計(jì)為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)?？蚣芏张c普通橋墩相比在構(gòu)造與計(jì)算上有其特殊性。

公路橋梁框架墩設(shè)計(jì)

1、公路橋梁框架墩的構(gòu)造形式

（一）框架墩構(gòu)造形式需考慮的因素框架墩構(gòu)造形式的確定，需首先滿足支承上部結(jié)構(gòu)與凈空尺度的要求。此外，還需考慮以下因素：結(jié)構(gòu)形式、框架墩在縱橋向上的位置、墩梁的組合形式、框架墩各墩柱之間的相差高度、墩身的抗推剛度、橫梁預(yù)應(yīng)力束布置及各部分尺寸對(duì)美觀的影響等。

（二）兩種主要的構(gòu)造形式及適用范圍框架墩主要有兩種構(gòu)造型式：一種是梁與墩固結(jié)，多用于高墩或連續(xù)粱的中間橋墩，其抗震性及主梁的抗扭性較好，但梁與墩固結(jié)受力復(fù)雜，需做空間受力分析，而且在施工時(shí)墩橫粱和主梁需要同時(shí)澆注，影響了下方道路的正常運(yùn)營，一般不采用墩梁固結(jié)的方式；這種結(jié)構(gòu)多用于橋面較寬蓋梁跨度較大,且墩柱較高較柔的情況。另一種是上部結(jié)構(gòu)為連續(xù)梁或簡(jiǎn)支梁，在粱底設(shè)置支座，墩梁分離。

這種結(jié)構(gòu)能適應(yīng)橫橋向及縱向主梁伸縮變形較大的情況，該型式受力明確，多用于簡(jiǎn)支梁橋或墩柱較矮的連續(xù)梁邊墩。根據(jù)第二種情況的受力特點(diǎn)，為提高橫梁剛度和控制橫梁撓度，改善橫梁的受力狀況，又衍生出將橫梁做成變截面，將梁式結(jié)構(gòu)改成桁架式結(jié)構(gòu)，橫梁加預(yù)應(yīng)力，或?qū)⒍兆龀扇蛘叨嘀蕉盏刃问?，這些構(gòu)造形式多為前面兩種基本形式的疊加與組合，僅受力分析上相對(duì)復(fù)雜而已。

框架墩通常不設(shè)系梁,因?yàn)榭蚣芏胀ǔ？缍容^大,且在溫度和收縮徐變作用下對(duì)墩柱受力不利?？蚣芏盏幕A(chǔ)可根據(jù)地質(zhì)條件采用淺基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)可采用單根樁、單排樁或群樁?？蚣芏斩酁槌o定結(jié)構(gòu),且蓋梁剛度相對(duì)較大,對(duì)不均勻沉降比較敏感,很小的沉降(2mm左右)都可能使支點(diǎn)處的內(nèi)力顯著增加。因而盡可能選用沉降量較小的嵌巖樁或支承樁,如果不得不采用摩擦樁,則應(yīng)進(jìn)行樁基豎向位移驗(yàn)算。

2、公路橋梁框架墩的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）確定合理的結(jié)構(gòu)尺寸、橫梁與墩柱的剛度匹配關(guān)系框架墩結(jié)構(gòu)尺寸的選擇,除了要考慮結(jié)構(gòu)凈空要求、建筑高度的限制、橫梁預(yù)應(yīng)力布置需要等因素外,還要重點(diǎn)考慮其橫梁和墩柱的剛度匹配關(guān)系。剛度匹配不合理,就會(huì)帶來一系列的問題,如結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形及隅節(jié)點(diǎn)應(yīng)力較大等。

（二）上部結(jié)構(gòu)豎向作用力的計(jì)算作用在框架墩上的豎向力主要為結(jié)構(gòu)自重和汽車荷載,重力的計(jì)算較為簡(jiǎn)單,但汽車荷載的計(jì)算較為復(fù)雜?？v向計(jì)算時(shí)需根據(jù)影響線的形狀,進(jìn)行最不利位置的布載,并計(jì)入汽車沖擊力。然后進(jìn)行汽車荷載的橫向計(jì)算。根據(jù)不同結(jié)構(gòu)選用相應(yīng)的計(jì)算方法:對(duì)于連續(xù)箱梁,可通過空間梁?jiǎn)卧?jì)算程序或空間梁格有限元程序計(jì)算；對(duì)于簡(jiǎn)支梁,需根據(jù)汽車的橫向位置分別采用杠桿法或偏壓法等方法計(jì)算,通常計(jì)算蓋梁懸臂或邊梁所處截面的內(nèi)力時(shí)采用偏壓法,計(jì)算蓋梁跨中或中梁所處截面時(shí)采用杠桿法。

（三）上部結(jié)構(gòu)縱向作用力的計(jì)算框架墩所受上部結(jié)構(gòu)傳遞的縱向力主要有:汽車制動(dòng)力、溫度作用力、預(yù)應(yīng)力混凝土上部結(jié)構(gòu)在收縮徐變時(shí)產(chǎn)生的水平力、現(xiàn)澆施工時(shí)上部結(jié)構(gòu)張拉預(yù)應(yīng)力鋼束產(chǎn)生的作用力等。在計(jì)算以及分配這些力時(shí),需要先計(jì)算橋墩的抗推剛度。根據(jù)各墩的絕對(duì)剛度來計(jì)算上部結(jié)構(gòu)變形引起的縱向力,如:溫度力、預(yù)應(yīng)力混凝土主梁收縮徐變產(chǎn)生的縱向力等。根據(jù)各墩的相對(duì)剛度進(jìn)行某些力的分配:如汽車制動(dòng)力。在計(jì)算橋墩的抗推剛度時(shí),需計(jì)入基礎(chǔ)與支座的串連影響,對(duì)于樁基礎(chǔ)可采用m 法計(jì)算,對(duì)于橡膠支座可直接采用材料力學(xué)公式計(jì)算其剪切剛度。

（四）合理的預(yù)應(yīng)力鋼束布置框架墩蓋梁預(yù)應(yīng)力鋼束布置特點(diǎn)是:由于蓋梁及荷載的非對(duì)稱及不均勻性,各截面所需配置的鋼束差別較大,將鋼束通長(zhǎng)布置顯得浪費(fèi)。但若要截?cái)鄤t難于設(shè)置施工錨固點(diǎn),因而將鋼束部分布置在截面的中間位置。蓋梁截面的剪力通常較大,鋼束布置時(shí)盡可能利用彎起束的抗剪作用,將彎起的位置布置在剪力和剪跨比較大的位置,并采用較大的彎起角度。鋼束的橫向布置及其張拉順序應(yīng)盡可能對(duì)稱,以免產(chǎn)生較大的側(cè)彎。

（五）普通鋼筋的布置框架墩蓋梁的普通鋼筋主要用于抗剪、抗扭及水平面抗彎，此外還需滿足構(gòu)造和最小配筋率的要求，如：橋規(guī)中規(guī)定部分預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件中，普通受拉鋼筋的截面面積不應(yīng)小于0.003bh0。雖然預(yù)應(yīng)力蓋梁的截面應(yīng)力在鋼束作用下已滿足強(qiáng)度要求，但通常布置的普通鋼筋直徑均在φ20以上，間距也較密，這主要基于以下考慮：用于結(jié)構(gòu)抗裂；增加結(jié)構(gòu)在地震時(shí)的延性；便于蓋梁與墩柱特別是邊柱的鋼筋連接。特別值得注意的是：在地震荷載下蓋梁與墩柱連接處的節(jié)點(diǎn),易發(fā)生破壞,特別是外挑蓋梁的節(jié)點(diǎn)破壞非常嚴(yán)重，宜加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)處的布筋數(shù)量并注意連接方式。

大跨度門架墩設(shè)計(jì)

當(dāng)兩條線路交角小，其中一條線路須跨越另一條線路時(shí)，如軌道交通、磁懸浮跨越城市道路（或公路、鐵路），城市道路跨越城市道路、鐵路等，在不中斷交通的情況下，要滿足限界及施工安全距離，上跨橋梁跨度一般很大，且橋梁上部結(jié)構(gòu)須選擇跨越能力大的鋼結(jié)構(gòu)，從而引起工程造價(jià)高、后期維護(hù)工作量大。另外一種解決方法就是選擇門架墩跨越，上部結(jié)構(gòu)選擇預(yù)制小箱梁或空心板梁混凝土結(jié)構(gòu)，一般采用吊機(jī)或架橋機(jī)架梁，架梁時(shí)間短，對(duì)既有運(yùn)營線路影響小。

在下穿道路不宜搭設(shè)支架的情況下，大跨度門架墩可采用鋼－混凝土混合門架結(jié)構(gòu)，即蓋梁為鋼結(jié)構(gòu)，立柱為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，蓋梁工廠預(yù)制，立柱現(xiàn)場(chǎng)澆注。在不中斷下穿道路交通且可搭支架的情況下，大跨度門架墩蓋梁可選用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)、立柱為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，同時(shí)，立柱與蓋梁的連接方式可選用一端固接、一端先鉸接后固接，或一端固接、一端鉸接的形式。

門架墩按照蓋梁與立柱的連接方式，可分為全固接，一端固接、一端鉸接。蓋梁可采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁搭設(shè)支架現(xiàn)澆，對(duì)交通的影響較大，鋼箱蓋梁可先在工廠預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)吊裝，對(duì)交通的影響較小。

1、案例解析

某工程在既有全互通立交基礎(chǔ)上共增設(shè)8條匝道。受地下管線和現(xiàn)有立交主線、匝道影響，F(xiàn)WE匝道和FWN匝道分流口布設(shè)在既有的WS匝道上，見圖1；FWE匝道分流口小里程側(cè)上部結(jié)構(gòu)為一聯(lián)22m＋24m＋22m變寬度鋼筋混凝土連續(xù)箱梁，F(xiàn)WE匝道分流口大里程側(cè)和FWN匝道上部結(jié)構(gòu)分別為跨徑27m。

20.62m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支小箱梁，因此，分流口處PFWE10號(hào)橋墩設(shè)計(jì)為門架墩。設(shè)計(jì)荷載：城-A級(jí)，施工階段溫度15℃，體系溫度變化：±25℃。

2 大跨度門架墩設(shè)計(jì)方案

門架墩柱間距（10m左右）較小時(shí)，蓋梁與立柱一般采用全固接的混凝土結(jié)構(gòu)。

門架墩柱間距（20m左右）很大時(shí)，稱為大跨度門架墩，根據(jù)蓋梁材料和蓋梁與立柱的連接方式，有以下幾種設(shè)計(jì)方案。

（1）方案１：先鉸接后固接的鋼－混凝土混合門架墩為了減少對(duì)下穿道路正常交通的干擾，大跨度門架墩常采用鋼－混凝土混合結(jié)構(gòu)，即蓋梁為鋼結(jié)構(gòu)，立柱為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

該方案混凝土立柱施工完成后，將工廠預(yù)制的鋼箱蓋梁吊裝置于柱頂，此時(shí)蓋梁與墩柱鉸接，待上部結(jié)構(gòu)梁跨架設(shè)完成。

二期恒載施工完成后，使鋼箱蓋梁與墩柱固接，則在恒載作用下，鉸接的蓋梁無疑大大減小了柱頂、柱底節(jié)點(diǎn)處橫向彎矩，正常運(yùn)營階段結(jié)構(gòu)需承受溫度變化、活載作用下所產(chǎn)生的橫向彎矩。

（2）方案2：一端固接、一端先鉸接后固接的預(yù)應(yīng)力混凝土門架墩在不中斷下穿道路交通的情況下，混凝土立柱施工完成后，搭設(shè)支架澆筑蓋梁混凝土，并使一個(gè)立柱與蓋梁固接，另一個(gè)立柱柱頂縱向擴(kuò)大頭上安放兩塊四氟板式橡膠支座，且該柱頂上方蓋梁內(nèi)混凝土后澆，然后張拉蓋梁第一批預(yù)應(yīng)力鋼束，架設(shè)預(yù)制上部結(jié)構(gòu)小箱梁，接著張拉蓋梁第二批預(yù)應(yīng)力鋼束，鋪筑橋面鋪裝和澆注防撞墻，最后澆注柱頂上方未澆注的蓋梁混凝土，使立柱與蓋梁固接。

（3）方案3：一端固接、一端鉸接的預(yù)應(yīng)力混凝土門架墩，本方案適用條件同方案2，混凝土立柱施工完成后，搭設(shè)支架澆筑蓋梁混凝土，并使一個(gè)立柱與蓋梁固接，另一個(gè)立柱柱頂布置一個(gè)單向（橫橋向）活動(dòng)球鋼支座，且蓋梁縱向設(shè)置限位，然后張拉蓋梁預(yù)應(yīng)力鋼束、鋪筑橋面鋪裝和澆注防撞墻。

（4）方案4：全固接預(yù)應(yīng)力混凝土門架墩本方案適用條件同方案2。為了便于同方案2、方案3進(jìn)行比較，考慮蓋梁混凝土澆注時(shí)將立柱和蓋梁全固接的方案。

2、大跨度門架墩設(shè)計(jì)方案比選

本工程設(shè)計(jì)和施工周期短，工期緊，在不中斷交通且下穿道路WS匝道允許搭設(shè)支架的前提下，PFWE10門架墩立柱采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，蓋梁不選擇鋼箱結(jié)構(gòu)，而選擇預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。

立柱設(shè)計(jì)尺寸：1800ｍｍ×1500ｍｍ（橫橋向×順橋向）。針對(duì)方案２，Ｂ柱柱頂順橋向尺寸各增大500ｍｍ，便于放置兩塊350ｍｍ×500ｍｍ×59ｍｍ四氟板式橡膠支座。蓋梁尺寸：2000ｍｍ×2000ｍｍ（寬度×高度），同樣，針對(duì)方案２，Ｂ柱柱頂處蓋梁寬度擴(kuò)大到3000ｍｍ，以利于提供相應(yīng)布置支座的空間和減少鋼束從柱頂通過，便于施工。根據(jù)方案２～方案４蓋梁與立柱的連接方式，分別建模運(yùn)用“橋梁博士”軟件進(jìn)行計(jì)算，立柱柱頂、柱底軸力、彎矩（順時(shí)針為負(fù)、逆時(shí)針為正）和蓋梁內(nèi)力（蓋梁彎矩上緣受拉為負(fù)、下緣受拉為正）計(jì)算結(jié)果見表１～表６。

從表１～表６立柱柱頂、柱底內(nèi)力、蓋梁內(nèi)力計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)：

（１）恒載作用下，方案２～方案４立柱柱頂、柱底軸力相差不大，基本相同；但方案２、方案３相對(duì)方案４的橫向彎矩減小較多，這說明改變門架墩立柱與蓋梁的連接方式可大大改善立柱的受力狀況。

（２）在汽車荷載和溫度作用下，方案２、方案４立柱柱頂、柱底的軸力、彎矩相同，且溫度對(duì)門架墩結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的橫向彎矩，而方案３由于柱頂、柱底的軸力、彎矩相同，且溫度對(duì)門架墩結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的橫向彎矩，而方案３由于柱頂設(shè)置了一單向（橫橋向）活動(dòng)支座，Ａ柱柱頂、柱底節(jié)點(diǎn)由溫度產(chǎn)生的軸力、橫向彎矩很小，Ｂ柱柱底僅僅存在由支座摩阻力所產(chǎn)生的橫向彎矩。

（３）表４中方案２～４Ａ柱、Ｂ柱的柱底軸力基本相同，但方案4橫向彎矩最大，方案3最小，方案2位于兩者之間。橫向彎矩大，將大大增加立柱的配筋量，同時(shí)，需增大基礎(chǔ)的工程量，如樁的根數(shù)。

（４）表5說明：方案4的蓋梁正、負(fù)彎矩的絕對(duì)值相差不大，基本相同。方案２比方案4的蓋梁跨中彎矩有所增大、Ｂ柱頂處蓋梁彎矩減少較多。方案3因一端鉸接，Ｂ柱頂處的蓋梁彎矩很小，相對(duì)方案4跨中彎矩增大很多。

（５）表6說明：在汽車荷載和溫度作用下，方案２蓋梁彎矩的絕對(duì)值相差不大，基本相同。方案３蓋梁在汽車荷載作用下跨中彎矩較大，溫度作用對(duì)蓋梁產(chǎn)生的內(nèi)力很小。

框架墩的計(jì)算

框架墩常見的構(gòu)造形式：

(1) 上部結(jié)構(gòu)為連續(xù)梁 ,梁與墩固結(jié) ,見圖1a。這種構(gòu)造需要墩柱有足夠的柔度 ,以免在蓋梁橫向 伸縮及主梁縱向伸縮時(shí) ,在墩柱產(chǎn)生過大內(nèi)力。它多用于高墩或連續(xù)梁的中間橋墩 ,其抗震及對(duì)主梁 抗扭的作用較好。

(2) 上部結(jié)構(gòu)為連續(xù)梁或簡(jiǎn)支梁 ,梁底或蓋梁底設(shè)置支座 ,見圖 1b、c。這種結(jié)構(gòu)能適應(yīng)蓋梁及縱 向主梁伸縮變形較大的情況。它們多用于普通簡(jiǎn)支 梁橋或墩柱較矮的連續(xù)梁邊墩。

(3) 上部結(jié)構(gòu)為連續(xù)梁或簡(jiǎn)支梁 ,墩柱數(shù)多于 兩根 ,蓋梁與墩柱固結(jié)，見圖1d。這種結(jié)構(gòu)多用于 橋面較寬蓋梁跨度較大，且墩柱較高較柔的情況。

(4) 上部結(jié)構(gòu)為連續(xù)梁或簡(jiǎn)支梁 ,墩柱數(shù)多于兩根 ,蓋梁與墩柱有固結(jié)也有鉸接，見圖1e。這種 結(jié)構(gòu)多用于橋面較寬蓋梁寬度較大，但墩柱較矮或墩柱間剛度相差較大的情況。

(5) 圖1f 、g、k 為城市高架橋較多采用的形式。其構(gòu)造特點(diǎn)多為前面幾種情況的疊加，但受力分析復(fù)雜許多。為改善景觀效果，對(duì)于簡(jiǎn)支梁常在支點(diǎn)處采用牛腿。

框架墩通常不設(shè)系梁，因?yàn)榭蚣芏胀ǔ？缍容^大，且在溫度和收縮徐變作用下對(duì)墩柱受力不利。

框架墩的基礎(chǔ)可根據(jù)地質(zhì)條件采用淺基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)可采用單根樁、單排樁或群樁。框架墩 多為超靜定結(jié)構(gòu) ,且蓋梁剛度相對(duì)較大 ,對(duì)不均勻沉比較敏感 ,很小的沉降(2mm左右)都可能使支 點(diǎn)處的內(nèi)力顯著增加。因而盡可能選用沉降量較小的嵌巖樁或支承樁 ，如果不得不采用摩擦樁 ,則應(yīng)進(jìn)行樁基豎向位移驗(yàn)算。

計(jì)算與配筋：

作用在框架墩上的豎向力主要為結(jié)構(gòu)自重和汽車荷載 ,重力的計(jì)算較為簡(jiǎn)單 ,但汽車荷載的計(jì)算較為復(fù)雜?？v向計(jì)算時(shí)需根據(jù)影響線的形狀 ,進(jìn)行最不利位置的布載 ,并計(jì)入汽車沖擊力。然后進(jìn)行汽 車荷載的橫向計(jì)算。根據(jù)不同結(jié)構(gòu)選用相應(yīng)的計(jì)算方法 :對(duì)于連續(xù)箱梁 ,可通過空間梁?jiǎn)卧?jì)算程序或空間梁格有限元程序計(jì)算 ;對(duì)于簡(jiǎn)支梁 ,需根據(jù)汽車的橫向位置分別采用杠桿法或偏壓法等方法計(jì)算 , 通常計(jì)算蓋梁懸臂或邊梁所處截面的內(nèi)力時(shí)采用偏壓法 ,計(jì)算蓋梁跨中或中梁所處截面時(shí)采用杠桿法。

若在計(jì)算時(shí)考慮主梁對(duì)橋面汽車荷載的傳遞作用 ,則蓋梁的內(nèi)力計(jì)算往往比較繁瑣 ,目前常用的計(jì)算軟件大多未提供自動(dòng)布載的功能。經(jīng)比較 ,如果將一列汽車荷載按橫向車輪的位置直接布置在蓋梁上 ,然后采用自定義的特殊移動(dòng)荷載進(jìn)行自動(dòng)布載計(jì)算 ,其內(nèi)力結(jié)果與前述的計(jì)算方法相差不大(通常在10%以內(nèi)) ,對(duì)于主梁懸臂較小的結(jié)構(gòu)差別更小 , 從而簡(jiǎn)化計(jì)算過程。

在計(jì)算上部結(jié)構(gòu)重力時(shí) ,對(duì)于防撞欄或人行道板的恒載 ,要進(jìn)行合理的橫向分配。因?yàn)樵摬糠种亓ψ饔幂^大 (防撞欄約為 7.5 kN/ m ,人行道板約5kN/ m) ,對(duì)下部結(jié)構(gòu)的內(nèi)力 ,特別是蓋梁懸臂處的 內(nèi)力產(chǎn)生較大影響 ,如果簡(jiǎn)單地把重力分配在邊梁上、或平均分配給各片梁 ,會(huì)使得內(nèi)力結(jié)果偏于危險(xiǎn)。較準(zhǔn)確的方法是把它們的重量按各梁的橫向分配系數(shù)進(jìn)行分配。

框架墩所受上部結(jié)構(gòu)傳遞的縱向力主要有 :汽車制動(dòng)力、溫度作用力、預(yù)應(yīng)力混凝土上部結(jié)構(gòu)在收縮徐變時(shí)產(chǎn)生的水平力、現(xiàn)澆施工時(shí)上部結(jié)構(gòu)張拉預(yù)應(yīng)力鋼束產(chǎn)生的作用力等。在計(jì)算以及分配這些 力時(shí) ,需要先計(jì)算橋墩的抗推剛度。根據(jù)各墩的絕 對(duì)剛度來計(jì)算上部結(jié)構(gòu)變形引起的縱向力 ,如：溫度力、預(yù)應(yīng)力混凝土主梁收縮徐變產(chǎn)生的縱向力等。根據(jù)各墩的相對(duì)剛度進(jìn)行某些力的分配 :如汽車制動(dòng)力。在計(jì)算橋墩的抗推剛度時(shí) ,需計(jì)入基礎(chǔ)與支座的串連影響 ,對(duì)于樁基礎(chǔ)可采用m法計(jì)算 ,對(duì)于橡膠支座可直接采用材料力學(xué)公式計(jì)算其剪切剛度。

由于框架墩墩柱布置通常不對(duì)稱 ,各墩柱所受豎向力差異較大 ,需考慮可能出現(xiàn)的不均勻沉降。當(dāng)蓋梁與墩柱間設(shè)置支座時(shí) ,需適當(dāng)考慮支座的壓縮變形?？蚣芏盏挠?jì)算還需計(jì)入溫度荷載 ,除考慮整體的升溫與降溫外 ,還需考慮可能出現(xiàn)的溫度梯度 ,這是因?yàn)樵S多框架墩的一部分位于橋面以外 ,受太陽的直接照射。

結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算：框架墩通常為超靜定預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu) ,在計(jì)算時(shí)多采用平面桿系有限元程序。結(jié)構(gòu)建模時(shí) ,對(duì)于墩柱高度較小(小于 10 m) 或墩柱間高差較大的框架墩 , 需計(jì)入樁基的橫向柔度，否則可能出現(xiàn)墩柱橫向彎矩過大的情況。對(duì)于蓋梁跨度較大墩柱較矮的多柱框架墩 ,為了避免外側(cè)墩柱因蓋梁的彈性壓縮、溫度和收縮徐變等變形引起過大橫向彎矩 ,可設(shè)置單向活動(dòng)支座。

由于蓋梁本身自重荷載所占比例較小 ,蓋梁預(yù)應(yīng)力鋼束需根據(jù)上部荷載的大小采用分批張拉。考慮到施工方便 ,預(yù)應(yīng)力鋼束最好采用單端張拉。但是對(duì)于較長(zhǎng)或豎彎較多的鋼束 ,采用單端張拉會(huì)造成末端預(yù)應(yīng)力損失過大 ,影響經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

對(duì)于懸臂較大或墩柱間跨度較大的框架墩 ,應(yīng) 計(jì)算蓋梁的扭矩和水平面上的彎矩 ,扭矩主要是由恒載偏心和橋面單側(cè)移動(dòng)荷載產(chǎn)生 ,水平面的彎矩 由上部結(jié)構(gòu)作用在蓋梁上的水平力產(chǎn)生。這兩種內(nèi) 力在普通橋墩蓋梁計(jì)算時(shí)通常量級(jí)較小，可忽略不計(jì)。但對(duì)某些類型的框架墩 ,其量級(jí)較大需進(jìn)行考慮。如：蓋梁跨度較大，一側(cè)墩柱在蓋梁底設(shè)置單支座的框架墩(類似圖1e) ,由于支座位于蓋梁幾何中心 ,不能抵抗扭矩 ,導(dǎo)致另一側(cè)墩柱處蓋梁扭矩增大。對(duì)于蓋梁支點(diǎn)位置的負(fù)彎矩 ,應(yīng)按規(guī)范規(guī)定予以折減 ,否則影響結(jié)構(gòu)配筋的經(jīng)濟(jì)性。對(duì)于高跨比較小的蓋梁 ,還需考慮深梁效應(yīng)。

框架墩蓋梁預(yù)應(yīng)力鋼束布置特點(diǎn)是：由于蓋梁及荷載的非對(duì)稱及不均勻性 ,各截面所需配置的鋼束差別較大 ,將鋼束通長(zhǎng)布置顯得浪費(fèi)。但若要截?cái)鄤t難于設(shè)置施工錨固點(diǎn) ,因而將鋼束部分布置在 截面的中間位置 ,如圖2。蓋梁截面的剪力通常較大 ,鋼束布置時(shí)盡可能利用彎起束的抗剪作用 ,將彎起的位置布置在剪力和剪跨比較大的位置 ,并采用較大的彎起角度。鋼束的橫向布置及其張拉順序應(yīng) 盡可能對(duì)稱 ,以免產(chǎn)生較大的側(cè)彎。

框架墩蓋梁鋼束布置圖

框架墩蓋梁的普通鋼筋主要用于抗剪、抗扭及水平面抗彎 ,此外還需滿足構(gòu)造和最小配筋率的要求，如：橋規(guī)中規(guī)定部分預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件中 ,普通受拉鋼筋的截面面積不應(yīng)小于0.003bh0 。雖 然預(yù)應(yīng)力蓋梁的截面應(yīng)力在鋼束作用下已滿足強(qiáng)度要求 ,但通常布置的普通鋼筋直徑均在Φ20以上 , 間距也較密 ,這主要基于以下考慮 :用于結(jié)構(gòu)抗裂 ; 增加結(jié)構(gòu)在地震時(shí)的延性 ;便于蓋梁與墩柱特別是 邊柱的鋼筋連接。特別值得注意的是 :在地震荷載下蓋梁與墩柱連接處的節(jié)點(diǎn) ,易發(fā)生破壞 ,特別是外挑蓋梁的節(jié)點(diǎn)破壞非常嚴(yán)重 ,宜加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)處的布筋 數(shù)量并注意連接方式。

框架墩雖美觀性不佳 ,但經(jīng)濟(jì)實(shí)用。在進(jìn)行框 架墩設(shè)計(jì)時(shí) ,應(yīng)根據(jù)具體的條件合理選擇結(jié)構(gòu)形式 , 在內(nèi)力計(jì)算與布置鋼束(筋) 時(shí)應(yīng)注意框架墩在受力上的特點(diǎn)。

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