柔性墩

柔性墩（flexible pier）傳統的簡支梁一端設定固定支座，一端設定活動支座。在順橋方向，橋樑墩台之間的水平聯繫被完全隔斷，各橋墩單獨承擔樑上傳來傳來的制動力或牽引力。為抵抗強大的水平力作用，橋墩截面不得不做的較大形成“胖柱”。

基本介紹

• 中文名：柔性墩
• 外文名：The flexible piers
• 第一座：成昆鐵路金口河車站內的三線大橋
• 時間：1966年
• 規章：《鐵路柔性域橋技術規定》
• 學科：交通工程

柔性墩橋簡介

柔性墩橋是把幾孔簡支梁及其墩台，用適當的措施連結起來，形成多跨的門式結構，以共同承受橋上傳來墩頂的水平力（主要為制動力或牽引力），此水平力按橋墩的剪力剛度分配，因此可以顯著地減少了柔性墩所承受的水平力，而使大部分水平力傳往剛性墩，從而使柔性墩的截面尺寸及圬工量減少，以達到降低全橋造價的目的。

我國第一座柔性墩橋是成昆鐵路金口河車站內的三線大橋，建成於1966年。其後各地相繼修建，至今全國已建成通車的柔性墩橋達47座。經過動載和靜載試驗，溫度應力測試，以及多年的運營實踐，表明棠性墩受力狀況基本符合設計要求，使用中可保證安全，這是一種可行的、值得推廣套用的輕型橋墩。

柔性墩橋須使幾孔樑上大部分的制動力傳往剛性墩台。傳力的方式主要有兩種，一種是串聯簡支梁的傳力方式，可用鉸在梁的中性軸處把幾孔梁串成一聯，全聯只設一個固定支座，其餘均為活動支座。這種方式稱為活動支座體系。能取得改善梁長變化引起的不利影響。水平力在橋上傳遞路徑較直接等效果，我國已在廣（源）羅（家壩）支線箱板河大橋使用。但總的來說，這種體系還處在試驗研究階段。

我國已建成的柔性墩橋，除上述箱板河橋外，其它橋均使用固定支座體系，即是把鋼筋混凝土梁或預應力混凝土梁兩端均用固定支座與橋墩、橋台分組聯成整體，成為穩定的超靜定結構，每聯只設一個活動支座。這種傳力方式結構簡單，梁部結構使用標準設計的普通簡支梁，一般不需要作特殊處理，只需對支座錨栓及銷釘進行適當加強。實踐證明這種柔性墩橋安全可靠，可推廣使用。

鐵道部編制的行業標準《鐵路柔性域橋技術規定》（以下簡稱《柔性墩規》），適用於混凝土簡支梁用固定支座與墩台分組聯合整體的鐵路柔性墩橋。柔性墩橋除應符合此規定外，尚應符合現行《鐵路橋涵設計規範》（以下簡稱《橋規》）、《鐵路橋涵施工規範》、《鐵路架橋機架梁規則》等規章。

設計規定

柔性墩橋可因地制宜地用於各級鐵路線上。

柔性墩的截面較小，抗衝擊能力較差，因此，在山坡有落石的傍山谷架橋、有土石流、流冰、漂浮物的河流上，在通航的河流，在水流對混凝土有侵蝕的河流上，均不宜使用柔性墩橋。

柔性墩必須依靠剛性墩台，方能形成穩定的承重結構。所以剛性墩台在全橋中占有極為重要的地位，其強度、剛度、穩定性和振動性能必須符合規定，有足夠的安全度。剛性墩台應布置在地形、地質條件較為有利的位置上。

固定支座要承受一聯多跨梁的水平力，是全橋構成超靜定結構體系的關鍵部位，因此必須按受力情況加強支座錨栓及銷釘等傳力部件。盆式橡膠固定支座上下支座板之間的縫隙小，且鋼盆抗剪能力大，傳力可靠，特別適用於柔性墩橋。

活動支座的活動量須能滿足位移量的要求。為了分散和減小柔性墩的墩頂位移，活動支座應儘可能布置在溫度聯的中部。

柔性墩基底在恆載作用下如發生不均勻沉陷，墩身將會產生附加內力。因此，當採用明挖基礎時，為減小不利影響，要求基底範圍內的地基土均勻，其容許承載力不宜小於0.25MPa。

根據已建柔性墩橋的實踐經驗，規定柔性墩橋用於曲線上時，在I、Ⅱ級鐵路上，曲線半徑不宜小於500m。

多線橋的柔性墩，其墩身應各線分建。以免行車時各線荷載不同，引起梁下緣的伸長值不相等，使多線合建的柔性墩經常產生扭轉的不利情況。

決定柔性墩橋的聯長時，應考慮地形、地質及環境溫度等因素。聯長較大時．可減少剛性墩的個數，充分發揮柔性墩橋輕巧的特點。但聯長過大時，則可能引起一些不利影響，如墩頂位移增大，使柔性墩受力加大，活動支座需有更大的活動量，固定支座傳力系統各部件均須加強。聯長過大時另一個主要的問題是橋上線路與橋樑之間相對位移增大，且活動支座處梁縫加大等，這些都使線路養護工作增加困難。綜上所述，長大聯長的柔性墩橋還存在一些問題，有待進一步研究。根據已建橋的經驗，大部分橋樑聯長在130m以下，這些橋均使用標準設計梁，只在支座錨栓和橋墩台頂帽局部加強，未進行橋上線路的特別處理。現經多年運營，情況基本正常。《柔性墩規》規定，柔性墩橋的聯長（相鄰剛性墩、台間距離）一般不宜大於132m。

基本構造

柔性排架樁墩是由單排或雙排的鋼筋混凝土樁與鋼筋混凝土蓋梁連線而成的，其主要特點是：可通過一些構造措施，將上部結構傳來的水平力（如汽車荷載制動力、溫度作用等）傳遞到全橋的各個柔性墩台或相鄰的剛性墩台上，以減小單個柔性墩所受到的水平力，從而達到減小樁墩截面的目的。

柔性墩一般設定在兩端具有剛性較大橋台的多跨橋中，同時，在全橋中除一個中墩上設定活動支座時，其餘墩台均採用固定支座。

由於柔性墩在布置上只設一個活動支座，當橋孔數目較多且橋較長時，柔性墩固定支座的墩頂位移量過大而處於不利狀態，活動支座的活動量也變大，剛性橋台的支座所受的水平力也大。因此，多跨長橋採用柔性墩時宜分成若干聯。

在兩個剛性墩之間設定若干個柔性墩。在這些柔性墩上，只設定一個活動支座，其餘皆為固定支座。兩個活動支座之間的梁、墩或活動支座與橋台之間的梁、墩、台構成一個“聯”。每聯中柔性墩的個數為1～6個，視具體情況而定。每聯設定一個剛性墩（台），剛性墩布置在地基較好和地形較高的地方。一聯長度的劃分視地形、構造和受力情況而確定。

柔性墩的聯是承受縱向水平力（如汽車制動力、溫度作用）作用的一個共同受力體系，一聯內的墩（台）及梁構成了一個多跨鉸接剛架；在聯的邊端設活動支座的目的在於保證整個鉸接剛架能自由變形，防止濕度作用過大。在一聯中，如果不計梁在汽車制動力作用下的縱向變形，則汽車制動力所引起的墩頂位移，對於柔性墩及剛性墩是相同的，這樣各墩台承受的制動力按其抗剪剛度進行分配，因此，作用在每個柔性墩上的制動力極小，絕大部分由橋台和剛性墩承擔。這樣，橋墩順橋向墩身截面就可大大減小。

連線方法

為充分發揮橋墩的承載（受壓）能力，可讓各墩（台）具有不同的抗剪剛度，並用梁使其連線在一起。對多跨橋，可在其兩端設定剛性較大的橋台，中間各墩均採用柔性墩（其順橋方向的墩身尺寸很小）；同時，全橋除在一個中墩上設定活動支座外，其餘墩台均採用固定支座。理論分析和實驗表明：作用在橋樑上的水平力將按各墩台的抗剪剛度進行分配；因此，作用在每個柔性墩上的水平力極小，絕大部分水平力由橋台承擔。這樣橋墩就可以採用柔性的單排樁墩、柱式墩或其它薄壁式橋墩，達到節省材料、使橋墩輕型化的目的。

由於柔性墩在布置上，只設一個活動支座。當橋樑孔數較多且橋較長時，柔性墩固定支座的墩頂位移量過大而處於不利狀態，活動支座的活動量要求也很大，剛性橋台的支座所受的水平力也大。因此，多跨長橋採用柔性墩時宜分成若干聯。兩個活動支座之間或剛性台與第一個活動支座間稱為一聯。每聯設定一個剛性墩（台），剛性墩宜布置在地基較好和地形較高的地方。一聯長度的劃分視地形、構造和受力情況確定。

柔性排架樁墩分單排架和雙排架墩。單排架墩一般適用於高度不超過4．0至5．0m。樁墩高度大於5．0m時，為避免行車時可能發生的縱向晃動，宜設定雙排架墩。