第9章 桥梁墩台

1、第9章 桥梁墩台,第9章 桥梁墩台,墩台是桥梁的重要组成部分之一。其作用是承担上部结构的荷载，并将其与自身重力有效地传递给基础。 桥墩一般指多跨桥梁的中间支承结构，除承受上部结构的荷载外，还要承受流水压力、风力以及可能出现的地震力、流冰压力、船舶或漂浮物的撞击力等。 桥台设置于桥梁的两端，除起衔接线路（路线）的作用外，还要承受上部结构的荷载、台背填土及填土上的车辆荷载产生的附加侧压力。,第9章 桥梁墩台,第9章 桥梁墩台,9.1 桥墩类型及构造,桥墩大体上可分为重力式桥墩和轻型桥墩两大类。 重力式桥墩其墩身是截面尺寸较大的实体，一般用砼或砌石等圬工材料建造。,9.1 桥墩类型及构造,重力式桥墩

2、的主要优缺点 优点 坚固耐用，施工简便，养护工作量少，取材容易。 对山坡落石、船舶等撞击磨损以及抵抗冰压力等较为有利。 缺点 自重大，工程量大，水中墩阻水面积大。,9.1 桥墩类型及构造,重力式桥墩的类型 矩形桥墩 优点：外形简单，施工方便，圬工量较其它墩型小。 缺点：对水流阻碍大，易引起墩周局部冲刷。 适用情况：无水或静水或高出设计水位以上部分。,9.1 桥墩类型及构造,圆端形桥墩 优点：水流阻碍小，墩周局部冲刷和水 流压力小。 缺点：施工较为复杂。 适用情况：常年有水河流、且水流流向 与桥轴法线交角小于15.,9.1 桥墩类型及构造,圆形桥墩 优点：阻水小，在各个方向都能适应有水流情况。

3、缺点：费料、石料砌筑费工、费时（一般用砼建造）。 适应情况：河道急弯、流向多变或水流斜交大于15.,9.1 桥墩类型及构造,重力式桥墩构造简介 组成：墩帽、墩身、基础 墩帽 铁路桥墩帽:托盘式、飞檐式,9.1 桥墩类型及构造,公路桥墩帽,9.1 桥墩类型及构造,墩帽的作用 放置桥梁支座、直接支承桥跨结构，并将桥跨结构传来的集中压力均匀分散到墩身。（要求具有一定厚度） 为架梁、施工、养护提供必要的工作面。（要求具有一定宽度） 墩身 一般纵横两方向均做成斜坡。 基础 作用：承受墩身传来的荷载，并将其传递到地基中去， 类型：依据荷载大小、水文地质条件、施工条件等而定，一般有明挖基础、桩基础、沉井基础

4、等形式。 埋置深度：最大冲刷（冻胀）线+安全值,9.2 桥台类型及构造,桥台的作用 在临河一端支承桥跨结构，在背河一端挡住路堤填土，使路堤不致坍塌。 重力式桥台 U形桥台,9.2 桥台类型及构造,重力式桥台 T形桥台铁路桥梁最常采用,9.2 桥台类型及构造,重力式桥台 矩形桥台工程量大，较少采用 耳墙式桥台,9.2 桥台类型及构造,其它桥台形式,9.2 桥台类型及构造,其它桥台形式,9.3 桥梁墩台设计与计算,桥梁墩台设计的主要内容 合理选择墩台类型及截面形式 主要取决于：水文地质条件、河流输运条件、是否为地震区及地震烈度、施工条件等。 确定基础类型及埋置深度 确定建筑材料及圬工规格（砂、石、

5、水等） 拟定各部尺寸 进行力学检算，保证具有足够的强度、刚度、耐久性、稳定性,9.3 桥梁墩台设计与计算,桥梁墩台力学检算的主要内容 桥梁墩台一般为圬工建成的偏心受压结构，力学检算通常包括： 墩（台）身受压稳定性检算（纵、横向） 墩（台）身各截面合力偏心距检算 墩（台）身各截面强度检算（应力重分布问题） 墩顶弹性水平位移检算 基底合力偏心检算 基底强度检算 基底稳定性检算（倾覆稳定、滑动稳定） 基底以下软卧层强度检算,9.3 桥梁墩台设计与计算,荷载计算（以铁路桥梁为例） 主力 恒载：桥跨结构自重、桥梁墩（台）自重 水中墩位于砂石类土、砂类土、黏砂土等透水地基上时，基底作用有水浮力。 检算稳定

6、性（倾覆、滑动）考虑设计水位浮力 检算基底应力或合力偏心考虑低水位浮力 活载“中-活载”（不计冲击力） 桥墩设计常用加载图式 单孔重载、单孔轻载、双孔重载等 离心力,9.3 桥梁墩台设计与计算,附加力 制动力或牵引力 风力 流水压力 特殊荷载 荷载组合 主力组合 主力+附加力组合（重点掌握） 主力+一个方向的附加力 主力+特殊荷载组合 主力+一种特殊荷载，且不在考虑附加力,9.3 桥梁墩台设计与计算,力学检算（以墩身为例） 1.墩身受压稳定性检算 检算目的：保证墩身在竖向压力作用下，不会纵向弯曲失稳而破坏。 要求 式中：N为作用于墩顶轴向压力； 2.墩身截面强度检算 检算目的 在桥墩受压稳定前

7、提下，保证桥墩有足够的强度； 在最不利荷载条件下，墩身截面最大压应力圬工材料的容许应力。,9.3 桥梁墩台设计与计算,要求 单向偏心时 双向偏心（斜偏心）时 说明：若按上述公式计算的最小应力为负，即截面出现拉应力。因圬工受拉将开裂，截面受拉部分退出工作，截面应力将重新分布才能与外力平衡。,9.3 桥梁墩台设计与计算,应力重分布计算 假定 截面内不出现拉应力 截面内应力仍按直线分布 计算（矩形截面单向受压） 式中 为应力重分布系数。,9.3 桥梁墩台设计与计算,【例题】计算如图所示矩形截面重力式桥墩墩身在偏心压力作 用下的最大压应力，偏心弯矩增大系数为1.05（尺寸单位cm）。 【解】在偏心荷载

8、作用下墩身截面的最大 和最小应力分别为 故需进行截面的应力重分布计算,9.3 桥梁墩台设计与计算,3.墩身合力偏心检算 检算目的 为了限制截面受拉区不致因产生过大的拉应力而开裂，或者即使开裂，也不至于使裂缝开展过宽，以保证桥墩在使用上有较好的耐久性； 保证在截面开裂后，开裂面以上部分的墩身有足够的抗倾覆稳定性。 要求,9.3 桥梁墩台设计与计算,铁路桥规规定 主力作用 【e】=0.5s 主力+附加力作用 【e】=0.6s 主力+施工荷载作用【e】=0.7s 主力+船舶撞击作用 【e】=0.7s 式中s为截面形心至最大压应力边缘的距离。 4.墩顶水平位移检算 检算目的 保证运营时桥上线路具有足够的平稳性，要求桥墩要有足够的刚度。,9.3 桥梁墩台设计与计算,要求墩顶位移（mm) 式中 相邻墩台间的最小跨度（m)。公路桥对于 25m,以25m计；铁路桥对于 24m，以24m计。 5.基底合力偏心检算 检算目的 避免基底两侧产生不均匀下沉而导致桥墩倾斜。 要求 对于非岩石地基，当承受主力+附加力时，要求基底不出现