第4篇 桥梁墩台(新)

1、第第四四篇篇 桥梁墩台桥梁墩台 内容提要内容提要 桥梁桥梁墩台墩台的设计的设计和构造和构造 桥梁桥梁墩台墩台的的计算计算 第一章第一章 墩台构造与设计墩台构造与设计 第一节第一节 概述概述 功功能能 桥墩桥墩多跨桥梁的中间支承结构多跨桥梁的中间支承结构 桥台桥台桥端支承结构，衔接线路，挡土护桥端支承结构，衔接线路，挡土护 岸岸 组成组成 墩台帽墩台帽 墩台身墩台身 基础基础 承受荷载承受荷载地震力地震力 风力风力 流水压力等流水压力等 竖向力竖向力 水平力水平力 弯矩弯矩 上部结构上部结构 第二节第二节 桥墩的类型与构造桥墩的类型与构造 1、桥墩的类型、桥墩的类型 按受力按受力 刚性墩刚性墩

2、柔性墩柔性墩 按构造按构造 实体墩实体墩 空心墩空心墩 柱式墩柱式墩 框架墩框架墩 按截面按截面 圆端形圆端形 尖端形尖端形 矩形矩形 圆形圆形 2、桥墩的构造、桥墩的构造 （1）实体桥墩实体桥墩 实体桥墩可分实体桥墩可分实体实体重力式桥墩重力式桥墩和和实体实体轻型桥墩轻型桥墩。 重力式桥墩重力式桥墩 材料材料：实体圬工实体圬工材料材料 优点优点：靠靠自身重量平衡外力自身重量平衡外力，保证其强度和稳定自，保证其强度和稳定自 身刚度大，具有较强的防撞能力身刚度大，具有较强的防撞能力 缺点缺点：阻水面积大阻水面积大 适用范围适用范围：适合建于适合建于承载力较高、覆盖层较薄基岩承载力较高、覆盖层较薄

3、基岩 埋深较浅的地基上埋深较浅的地基上 轻型轻型桥墩桥墩（或（或薄壁薄壁桥墩桥墩） 材料材料：可用混凝土、浆砌块石或钢可用混凝土、浆砌块石或钢砼材料砼材料 优点优点：显著减少了圬工体积显著减少了圬工体积 缺点缺点：抗冲击力抗冲击力、防撞能力、防撞能力较差较差 适用范围适用范围：不宜用在流速大并夹有大量泥沙的河不宜用在流速大并夹有大量泥沙的河 流或可能有船舶、冰、漂流物撞击的流或可能有船舶、冰、漂流物撞击的 河流中河流中；一般用于中小跨径桥梁上一般用于中小跨径桥梁上 墩帽墩帽直接支承桥跨结构，应力较集中，因此对大跨径重直接支承桥跨结构，应力较集中，因此对大跨径重 力式桥墩墩帽力式桥墩墩帽混凝土混

4、凝土一般一般C20，厚度厚度一般一般0.4m，中小跨，中小跨 梁桥也应梁桥也应0.3m，并设有，并设有50100mm的的檐口檐口。 墩墩身身是桥墩主体，其是桥墩主体，其顶宽顶宽：小跨径桥重力式墩墩身宜：小跨径桥重力式墩墩身宜 80cm，轻型墩墩身宜，轻型墩墩身宜60cm；中跨径桥；中跨径桥100cm。 黄石长江大桥薄壁墩构造黄石长江大桥薄壁墩构造 黄石长江大桥黄石长江大桥 （五孔连续刚构桥五孔连续刚构桥） （2）空心桥墩空心桥墩 在一些高大的桥墩中，为了减少圬工体积，节约在一些高大的桥墩中，为了减少圬工体积，节约 材料，或为了减少自重，降低地基的承压应力，可将材料，或为了减少自重，降低地基的承

5、压应力，可将 墩身内部作为空腔体、即空心桥墩。它介于重力式桥墩身内部作为空腔体、即空心桥墩。它介于重力式桥 墩和轻型桥墩之间。墩和轻型桥墩之间。 构造要求：构造要求： 墩身最小壁厚墩身最小壁厚 对砼对砼50cm，对钢砼，对钢砼30cm 墩身纵横隔板墩身纵横隔板 应设置横（或纵横）隔板，加强应设置横（或纵横）隔板，加强 墩身局部稳定和抗撞能力墩身局部稳定和抗撞能力 检查设施检查设施 设置进入洞或检查设备设置进入洞或检查设备 通风孔泄水孔通风孔泄水孔 墩身周围设置直径为墩身周围设置直径为2030cm的的 通风孔或泄水孔，通风孔或泄水孔， 以调节壁内外以调节壁内外 温差和平衡水压力温差和平衡水压力

6、装装 配配 式式 预预 应应 力力 砼砼 桥桥 墩墩 构构 造造 （3）柱式柱式（桩柱式）桥墩桩柱式）桥墩 结构结构：分离的：分离的两根或多根立柱（或两根或多根立柱（或桩柱桩柱） 组成组成：承台承台、柱式墩身柱式墩身和和盖梁盖梁（如图）（如图） 分类分类：单柱式单柱式、双柱式双柱式、哑铃式哑铃式、混合双柱式混合双柱式 优点优点：外型美观，圬工体积少，施工方便：外型美观，圬工体积少，施工方便 缺点缺点：因：因柱间空间局限，易阻滞漂浮物柱间空间局限，易阻滞漂浮物 适用范围适用范围：桥宽较大的城市桥梁和立交桥桥宽较大的城市桥梁和立交桥； 多在浅基础或高桩承台上采用多在浅基础或高桩承台上采用 构造要点

7、构造要点：立柱立柱一般采用一般采用C30C40混凝土，横截混凝土，横截 面尺寸面尺寸0.61.5m，高度较大时设横系梁；，高度较大时设横系梁； 盖梁盖梁跨高比小于跨高比小于5时，剪力较大，其混时，剪力较大，其混 凝土强度等级应凝土强度等级应C25 双柱式方形墩双柱式方形墩 双柱式圆形墩双柱式圆形墩 （4）柔性排架桩墩柔性排架桩墩 结构结构组成组成：单排单排或双排钢砼或双排钢砼桩桩与钢砼与钢砼盖梁盖梁组成组成 分类分类：单排桩单排桩、双双排桩排桩、薄壁式薄壁式 特点特点：将上部结构传来的水平力传递到全桥各柔性：将上部结构传来的水平力传递到全桥各柔性 墩台或相邻刚性墩台上，减少单个柔性墩所墩台或相

8、邻刚性墩台上，减少单个柔性墩所 受水平力，从而减小桩墩截面受水平力，从而减小桩墩截面 缺点缺点：墩顶可能产生过大的位移：墩顶可能产生过大的位移 适用范围适用范围：一般用于一般用于5080m桥长桥长 布置要点布置要点：桥长超过桥长超过5080m时，需设置滑动支座时，需设置滑动支座 或设置刚度较大的或设置刚度较大的温度墩温度墩；孔数较多时；孔数较多时 宜将桥跨分成宜将桥跨分成若干联若干联（两活动支座间或（两活动支座间或 刚性台与第一活动支座间称为一联）刚性台与第一活动支座间称为一联） （5）框架框架墩墩 结构结构：采用钢采用钢砼砼或预应力或预应力砼砼等压挠和挠曲构件组成等压挠和挠曲构件组成 平面框

9、架代替墩身平面框架代替墩身 分类分类：纵、横向：纵、横向V形形、X形形、Y形形、倒梯形倒梯形等等 特点特点：轻巧美观；：轻巧美观；同时提高桥梁的跨越能力，缩短同时提高桥梁的跨越能力，缩短 主梁的跨径，降低梁高主梁的跨径，降低梁高 X型桥墩型桥墩 某开合桥某开合桥 V 型桥墩型桥墩 我国首例铁路我国首例铁路V 形桥墩转体架形桥墩转体架 梁梁 3、桥墩防撞、桥墩防撞 流冰对桥墩的危害主要表现在大面积流冰对桥墩流冰对桥墩的危害主要表现在大面积流冰对桥墩 的撞击和大面积流冰堆积现象以及流冰对桥墩的磨损的撞击和大面积流冰堆积现象以及流冰对桥墩的磨损 。对此，在中等以上流冰河道（冰厚大于。对此，在中等以上

10、流冰河道（冰厚大于0.5 m m，流水，流水 速度速度1 m/s左右）及有大量漂流物的河道，应在迎水左右）及有大量漂流物的河道，应在迎水 方方 向设置向设置破冰棱体破冰棱体（如图如图）。 航运繁忙的河道，船只往往因突发原因引起航行航运繁忙的河道，船只往往因突发原因引起航行 失控，或因能见度低造成船墩相撞。桥墩在设计中不失控，或因能见度低造成船墩相撞。桥墩在设计中不 但要有一定抵抗船舶冲击的能力，还要考虑采用但要有一定抵抗船舶冲击的能力，还要考虑采用缓冲缓冲 装置装置和和保护系统保护系统，预防或改变船只冲击荷载的方向或，预防或改变船只冲击荷载的方向或 减少对桥墩的冲击荷载减少对桥墩的冲击荷载。

11、墩墩 身身 平平 面面 形形 状状 与与 破破 冰冰 棱棱 体体 第三节第三节 桥台的类型与构造桥台的类型与构造 1、桥台的类型、桥台的类型 重力式桥台重力式桥台 轻型桥台轻型桥台 框架式桥台框架式桥台 组合式桥台组合式桥台 承拉式桥台承拉式桥台 薄壁轻型桥台薄壁轻型桥台 支承梁型支承梁型桥台桥台桥台桥台 八字式八字式和和一字式桥台一字式桥台 埋置式桥台埋置式桥台 U形桥台形桥台 2、桥台的构造、桥台的构造 （1）重力式桥台重力式桥台 重力式桥台重力式桥台主要主要靠自重来平衡台后土压力靠自重来平衡台后土压力。桥。桥 台台 台身多数由石砌、片石混凝土或混凝土等圬工材料台身多数由石砌、片石混凝土或

12、混凝土等圬工材料 建建 造，并采用就地造，并采用就地浇筑的浇筑的方法施工方法施工。 U形桥台形桥台 结构特点结构特点：由前墙和两侧墙构成：由前墙和两侧墙构成 U 形形 优点优点：构造简单；基底承压面大，应力较小构造简单；基底承压面大，应力较小 缺点缺点：圬工体积大；台内填土易积水，冻胀后使桥圬工体积大；台内填土易积水，冻胀后使桥 台结构产生裂缝台结构产生裂缝 适用范围适用范围：810m填土高度的中等跨径桥梁填土高度的中等跨径桥梁 （2）轻型桥台轻型桥台 钢钢砼砼轻型桥台，其构造特点是利用钢轻型桥台，其构造特点是利用钢砼砼结构的抗结构的抗 弯能力来减少圬工体积而使桥台轻型化。弯能力来减少圬工体积

13、而使桥台轻型化。 薄壁轻型薄壁轻型桥台桥台 支承梁型支承梁型桥台桥台（略略） （3）框架式桥台）框架式桥台 （4）组合式桥台）组合式桥台 （5）承拉式桥台）承拉式桥台 第第二二章章 桥梁桥梁墩台的计算墩台的计算 第一节第一节 墩台作用及其效应组合墩台作用及其效应组合 1、墩台计算中的作用、墩台计算中的作用 （1）永久作用永久作用 恒载支承反力恒载支承反力 包括上部结构砼收缩、徐变影响包括上部结构砼收缩、徐变影响 墩台自重墩台自重 包括基础襟边上的土重及其侧压力包括基础襟边上的土重及其侧压力 预应力预应力 如对装配式压应力空心墩所施加的预应力如对装配式压应力空心墩所施加的预应力 基础变位影响基础

14、变位影响 变变位对位对超静定结构超静定结构引起的附加内力引起的附加内力 水的浮力水的浮力 对于对于透水性地基，稳定验算时计算水的透水性地基，稳定验算时计算水的 不利浮力，应力不利浮力，应力验算时考虑水的有利浮力验算时考虑水的有利浮力 （2）可变作用可变作用（桥台不计桥台不计风力风力、流水压力流水压力、冰压力冰压力） 汽车荷载汽车荷载 包括包括汽车冲击力汽车冲击力（对（对重力式墩台重力式墩台可不计冲可不计冲 击力）、击力）、离心力离心力、制动力制动力、土侧压力土侧压力 人群荷载人群荷载 风力风力、流水压力流水压力、冰压力冰压力 桥台不计此项桥台不计此项 温度应力温度应力 温度变化对温度变化对超静

15、定结构超静定结构引起的附加内力引起的附加内力 支座摩阻力支座摩阻力 （3）偶然作用偶然作用（桥台只考虑地震力桥台只考虑地震力） 地震力地震力 桥台只考虑此项桥台只考虑此项 船只或漂浮物撞击力船只或漂浮物撞击力 施工荷载施工荷载 涌潮等间歇性荷载涌潮等间歇性荷载 某些特殊河道出现涌潮现象某些特殊河道出现涌潮现象 2、荷载计算、荷载计算 包括包括恒载恒载和和水的浮力水的浮力、侧向土压力侧向土压力、汽车荷载冲汽车荷载冲 击力击力、汽车荷载制动力汽车荷载制动力、流水压力流水压力、冰压力冰压力、般只或般只或 漂浮物的撞击力漂浮物的撞击力、地震力地震力。 （1）恒载和水的浮力恒载和水的浮力 桥梁上部结构桥

16、梁上部结构恒载恒载传至墩台的计算值，由传至墩台的计算值，由桥梁支桥梁支 座反力座反力计算确定。对于墩台在水下和土中部分自重的计算确定。对于墩台在水下和土中部分自重的 计算方法，要根据地基土性质来考虑。计算方法，要根据地基土性质来考虑。 公路桥梁设计规范公路桥梁设计规范中，在考虑中，在考虑水的浮力水的浮力时，对不时，对不 同土质和不同的计算内容作了不同的规定：同土质和不同的计算内容作了不同的规定： 位于透水性地基上的墩台，在验算稳定时，应采用位于透水性地基上的墩台，在验算稳定时，应采用 设计高水位的浮力；在验算地基应力时，设计高水位的浮力；在验算地基应力时， 仅考仅考虑低水位时的浮力，或不考虑水

17、的浮力。虑低水位时的浮力，或不考虑水的浮力。 基础嵌入不透水性地基的墩台，可不考虑水的浮力。基础嵌入不透水性地基的墩台，可不考虑水的浮力。 当地基是否透水未定时，按透水与不透水，以最不当地基是否透水未定时，按透水与不透水，以最不 利荷载组合计算。利荷载组合计算。 关于自由水与结合水对浮力的影响关于自由水与结合水对浮力的影响 砂性土砂性土：孔隙水多为自由水，可按有浮力考虑：孔隙水多为自由水，可按有浮力考虑 粘性土粘性土：孔隙水中既有自由水又有结合水孔隙水中既有自由水又有结合水 含水量接近或超过液限含水量接近或超过液限，应考虑浮力应考虑浮力 含水量含水量小于塑限时小于塑限时 ，不考虑浮力不考虑浮力

18、 含水量含水量介于液限与塑限之间介于液限与塑限之间 ，按不利情况考虑按不利情况考虑 （2）土的重力及侧向土压力土的重力及侧向土压力 一般桥台和挡土墙考虑一般桥台和挡土墙考虑主动土压力主动土压力。桥台和挡土。桥台和挡土 墙前面地面或冲刷线以下的土压力，由于台后和墙后墙前面地面或冲刷线以下的土压力，由于台后和墙后 考虑了主动土压力，台前和墙前可考虑考虑了主动土压力，台前和墙前可考虑静土压力静土压力。 2 sin1 2 j j HE he ej 高度 高度h处静土压力强度；处静土压力强度； 压实土的静土压力系数；压实土的静土压力系数； 土的重力密度土的重力密度； 土的内摩擦角土的内摩擦角； h填土顶

19、面至填土顶面至任一点的高度；任一点的高度； H填土顶面至基底高度；填土顶面至基底高度； Ej高度范围内单位宽度的静土高度范围内单位宽度的静土 压力标准值。压力标准值。 静土压力标准值静土压力标准值 2 2 2 )cos()cos( )sin()sin( 1)cos(cos )(cos E主动土压力标准值；主动土压力标准值； 土的重力密度土的重力密度； B台的计算宽度或挡土墙 台的计算宽度或挡土墙 的计算长度；的计算长度； H计算土层高度；计算土层高度； 填土表面与水平面的夹填土表面与水平面的夹 角。角。 主动土压力的着力点自计算主动土压力的着力点自计算 土层地面算起，土层地面算起，C=H/3。

20、 2 2 HBE 主动土压力标准值主动土压力标准值 土层特性无变化且土层特性无变化且无汽车荷载无汽车荷载 时时，作用在桥台、挡土墙前后的，作用在桥台、挡土墙前后的 主动土压力标准值可按右式计算主动土压力标准值可按右式计算 hH hHH C 2 3 3 土压力着力点自计算土层地面算起土压力着力点自计算土层地面算起： 当当=0时，破坏棱体破裂面与竖直线间的夹角时，破坏棱体破裂面与竖直线间的夹角的正切的正切 值可按下式计算值可按下式计算 )tan)(tantan(cottantan 式中式中 h 汽车荷载的等代均布土层厚度。汽车荷载的等代均布土层厚度。 2)2(hHHBE 当土层特性无变化但当土层特

21、性无变化但有汽车荷载作用有汽车荷载作用时，作用在桥台、挡时，作用在桥台、挡 土墙后的主动土压力标准值在土墙后的主动土压力标准值在=0时可按下式计算：时可按下式计算： 主动土压力图主动土压力图 桩柱式桥台土压力的计算宽桩柱式桥台土压力的计算宽 桩柱式桥台或岸墩，每根桩柱所受到土压力的计算宽度大桩柱式桥台或岸墩，每根桩柱所受到土压力的计算宽度大 于实际桩柱的宽度，增大多少现还缺少足够的理论分析和实践于实际桩柱的宽度，增大多少现还缺少足够的理论分析和实践 数据。公路桥涵设计规范规定：当桩柱间净距小于等于桩柱直数据。公路桥涵设计规范规定：当桩柱间净距小于等于桩柱直 径或宽度时径或宽度时( (如图所示如

22、图所示) )，不考虑桩柱间空隙的折减，作用在每，不考虑桩柱间空隙的折减，作用在每 根桩柱上的土压力计算宽度按下式计算：根桩柱上的土压力计算宽度按下式计算： nlnDb n i i 1 1 )( nnDb12 nDnb1) 1( 当桩柱间净距当桩柱间净距 li 大于桩柱直径大于桩柱直径 D 或宽度时：或宽度时： 若若 D1m若若 D 1m 柱的土侧压力计算宽度柱的土侧压力计算宽度 当桩柱间净距大于桩柱直径或宽度当桩柱间净距大于桩柱直径或宽度 时，应根据桩柱的直径或宽度考虑桩时，应根据桩柱的直径或宽度考虑桩 柱间空隙的折减，如果桩柱直径小于柱间空隙的折减，如果桩柱直径小于 等于等于1m，作用在每一

23、桩柱压力的计作用在每一桩柱压力的计 算宽度为算宽度为： b D n n ( ) 2 1 如果桩柱直径大于如果桩柱直径大于1m，则，则作用在作用在 每一桩柱压力的计算宽度为每一桩柱压力的计算宽度为： n Dn b 1) 1( （3）汽车荷载冲击力）汽车荷载冲击力 钢筋混凝土钢筋混凝土桩柱式墩台桩柱式墩台，以及其它，以及其它轻型墩台轻型墩台， 在计算汽车荷载时应计入冲击力。在计算汽车荷载时应计入冲击力。 因属于局部加载因属于局部加载 故冲击系数取故冲击系数取1.3。 （4）汽车荷载制动力）汽车荷载制动力 汽车荷载的制动力是桥梁墩台承受的主要纵向汽车荷载的制动力是桥梁墩台承受的主要纵向 水平力之一，

24、可按公路桥涵设计规范中有关规定计水平力之一，可按公路桥涵设计规范中有关规定计 算。算。 在计算梁式桥墩台时，制动力可移至支座中心在计算梁式桥墩台时，制动力可移至支座中心 （铰或滚轴的中心铰或滚轴的中心）或滑动支座、橡胶支座、摆动）或滑动支座、橡胶支座、摆动 支座的底座面上。支座的底座面上。 （5）流水压力）流水压力 桥墩上的流水压力，按路桥设计规范的规定计算。流水压桥墩上的流水压力，按路桥设计规范的规定计算。流水压 力的力的合力作用点合力作用点，假定在设计水位以下，假定在设计水位以下1/3水深处，即假定河水深处，即假定河 底的流速为零，作用力的分布呈倒三角形。底的流速为零，作用力的分布呈倒三角

25、形。 位于涌潮河段的桥墩台，应考虑因涌潮潮差产生的水压力位于涌潮河段的桥墩台，应考虑因涌潮潮差产生的水压力 和涌潮对桥墩的拍击力。和涌潮对桥墩的拍击力。 （6）冰压力）冰压力 严寒地区位于有冰棱河流或水库中的桥梁墩台，应根据冰严寒地区位于有冰棱河流或水库中的桥梁墩台，应根据冰 棱及墩台形状计算冰压力。棱及墩台形状计算冰压力。 严寒地区位于有冰棱河流或水库中的桥梁墩台，应根据当严寒地区位于有冰棱河流或水库中的桥梁墩台，应根据当 地冰棱的具体情况及墩台形状计算冰压力。冰压力有竖向和水地冰棱的具体情况及墩台形状计算冰压力。冰压力有竖向和水 平向作用力，主要是水平向作用力。竖向力是由冰层水位升降平向作

26、用力，主要是水平向作用力。竖向力是由冰层水位升降 而对桥梁墩台产生的作用；水平向作用力包括：因风和水流作而对桥梁墩台产生的作用；水平向作用力包括：因风和水流作 用于大面积冰层而产生的静压力、冰堆整体推移产生的静压用于大面积冰层而产生的静压力、冰堆整体推移产生的静压 力、河流流冰产生的动压力等。力、河流流冰产生的动压力等。 （7）船只或漂流物的撞击力）船只或漂流物的撞击力 船只或漂流物的撞击力，虽是桥梁墩台的偶然船只或漂流物的撞击力，虽是桥梁墩台的偶然 荷载，但是对桥墩结构的危害性很大，对于通航河荷载，但是对桥墩结构的危害性很大，对于通航河 道或有漂流物的河流中的墩台，设计时应考虑船只道或有漂流

27、物的河流中的墩台，设计时应考虑船只 或漂流物的撞击力。或漂流物的撞击力。 漂流物的撞击力，在无实际资料时可按下式估漂流物的撞击力，在无实际资料时可按下式估 算：算： gT WV P W漂流物的重量；可根据实际调查漂流物的重量；可根据实际调查 确定；确定； V水的流速；水的流速； T撞击时间撞击时间，在无实际资料时可用，在无实际资料时可用 1s； g重力加速度重力加速度9.81。 规范规定，船只的撞击力可根据规范规定，船只的撞击力可根据河道等级河道等级和船只的和船只的撞击撞击 力方向力方向按下表的数值计算。按下表的数值计算。 实际上，如航道中有大吨位船只实际上，如航道中有大吨位船只 航行时，应根

28、据具体情况另作分析确定。航行时，应根据具体情况另作分析确定。 船只船只撞击力的作用点撞击力的作用点，假定在计算通航水位线上，墩台，假定在计算通航水位线上，墩台 身的宽度或长度的中点处；当设有与墩、台分开的防撞防护身的宽度或长度的中点处；当设有与墩、台分开的防撞防护 构造时，可不计船只撞击力；对于四、五、六级航道内的钢构造时，可不计船只撞击力；对于四、五、六级航道内的钢 筋混凝土桩墩，顺桥向撞击力按下表所列数值的筋混凝土桩墩，顺桥向撞击力按下表所列数值的50计算。计算。 内河航道标内河航道标 准准 船舶吨位船舶吨位 DWT（t） 横桥向撞击横桥向撞击 作用（作用（kN） 顺桥向撞击顺桥向撞击 作

29、用（作用（kN） 一一 3000 1400 1100 二二 2000 1100 900 三三 1000 800 650 四四 500 550 450 五五 300 400 350 六六 100 250 200 七七 20 150 125 （8）地震力）地震力 在地震区建造的桥梁，地震力是一项在地震区建造的桥梁，地震力是一项十分重要十分重要和和 危害性大危害性大的偶然荷载，在墩台设计计算时要进行抗震的偶然荷载，在墩台设计计算时要进行抗震 验算和必要的防护构造措施设计。验算和必要的防护构造措施设计。 桥梁下部结构在地震时可能会出现的震害有：受桥梁下部结构在地震时可能会出现的震害有：受 到地震力后，

30、墩台和基础截面到地震力后，墩台和基础截面强度延性强度延性和和稳定性稳定性不不 够，以致发生结构开裂、折断、位移而引起落梁；地够，以致发生结构开裂、折断、位移而引起落梁；地 基土液化使墩台下沉、位移、倾斜，桥梁损坏；引基土液化使墩台下沉、位移、倾斜，桥梁损坏；引 道、岸坡滑移下沉致使墩台损坏，危及上部结构等。道、岸坡滑移下沉致使墩台损坏，危及上部结构等。 因此，应在结构设计和地基处理方面进行抗震验因此，应在结构设计和地基处理方面进行抗震验 算，桥梁的抗震设计计算和设防可参照算，桥梁的抗震设计计算和设防可参照公路工程抗公路工程抗 震设计规范震设计规范有关规定进行。有关规定进行。 3、荷载组合、荷载

31、组合 桥梁墩台计算时，通常需要对各种可能的荷载桥梁墩台计算时，通常需要对各种可能的荷载 进行组合计算，满足各种不同的要求。在进行墩台进行组合计算，满足各种不同的要求。在进行墩台 荷载效应组合时，尚需考虑按荷载效应组合时，尚需考虑按顺桥向顺桥向和和横桥向横桥向的最的最 不利布载不利布载。 在所有荷载中，车辆荷载的变动对荷载组合起在所有荷载中，车辆荷载的变动对荷载组合起 着支配作用。桥墩计算中，一般需验算着支配作用。桥墩计算中，一般需验算墩身截面的墩身截面的 强度强度、作用在墩身截面上、作用在墩身截面上合力的偏心距合力的偏心距及及桥墩的稳桥墩的稳 定性定性等。因此，需根据不同的验算内容选择各种可等

32、。因此，需根据不同的验算内容选择各种可 能的最不利荷载组合。能的最不利荷载组合。 下面分别说明梁桥和拱桥墩台可能出现的组下面分别说明梁桥和拱桥墩台可能出现的组 合。合。 （1）顺桥向承受最大竖向荷载顺桥向承受最大竖向荷载 将汽车荷载纵向布置在将汽车荷载纵向布置在相邻的两孔相邻的两孔桥跨上，并且将重轴布置在计算桥桥跨上，并且将重轴布置在计算桥 墩处，此时竖向荷载最大，但偏心较小如图（墩处，此时竖向荷载最大，但偏心较小如图（a）；）； （2）顺桥向承受最大偏心荷载顺桥向承受最大偏心荷载 当汽车荷载当汽车荷载只在一孔只在一孔桥跨上布置时，同时有其它水平荷载，这时竖向桥跨上布置时，同时有其它水平荷载，

33、这时竖向 荷载较小，而水平荷载引起的弯矩大，可能使墩身截面产生很大的合力偏荷载较小，而水平荷载引起的弯矩大，可能使墩身截面产生很大的合力偏 心距，或者此时桥墩的稳定性也是最不利的如图（心距，或者此时桥墩的稳定性也是最不利的如图（b） 。 （3）最大横桥向的偏载、横桥向最大竖向荷载）最大横桥向的偏载、横桥向最大竖向荷载 在横向计算时，桥跨上的汽车荷载可能是一列靠边行在横向计算时，桥跨上的汽车荷载可能是一列靠边行 驶，这时产生最大横向偏心距；也可能是多列满载，使竖驶，这时产生最大横向偏心距；也可能是多列满载，使竖 向力较大而横向偏心较小，如图（向力较大而横向偏心较小，如图（c）所示。）所示。 （4

34、）桥台的荷载组合）桥台的荷载组合 考虑最大弯矩组合考虑最大弯矩组合 在桥跨结构上布置车辆荷载，温度下降，顺向制动在桥跨结构上布置车辆荷载，温度下降，顺向制动 力，并考虑台后土侧压力；力，并考虑台后土侧压力； 考虑最大水平力与最大反向弯矩组合考虑最大水平力与最大反向弯矩组合 在台后破坏棱体上布置车辆荷在台后破坏棱体上布置车辆荷 载，温度下降，并考虑台后土侧压力；载，温度下降，并考虑台后土侧压力； 考虑最大竖向力组合考虑最大竖向力组合 在桥跨结构上和台后破坏棱体上满布车辆荷载，在桥跨结构上和台后破坏棱体上满布车辆荷载， 温度下降，顺向制动力，并考虑台后土侧压力。温度下降，顺向制动力，并考虑台后土侧

35、压力。 第二节第二节 墩台的计算与验算墩台的计算与验算 1、重力式桥墩计算与验算、重力式桥墩计算与验算 重力式桥墩主要采用圬工材料，按承载能力极限状态设重力式桥墩主要采用圬工材料，按承载能力极限状态设 计时，采用下列表达式：计时，采用下列表达式： dd0 afRS， 0结构重要性系数：结构重要性系数：特大桥、重要大桥取特大桥、重要大桥取1.1，大桥、，大桥、 中桥、重要小桥取中桥、重要小桥取1.0，小桥、涵洞取，小桥、涵洞取0.9； S作用效应组合设计值作用效应组合设计值； R构件承载力设计值函数；构件承载力设计值函数； fd材料强度设计值材料强度设计值； ad几何参数设计值（可采用设计文件规

36、定值）。几何参数设计值（可采用设计文件规定值）。 （1）截面承载能力极限状态验算）截面承载能力极限状态验算 墩台截面强度验算包括下述内容墩台截面强度验算包括下述内容: :选取验算截面选取验算截面、验算截、验算截 面的面的内力计算内力计算、强度验算强度验算，截面，截面偏心距验算偏心距验算。 选取验算截面选取验算截面 桥梁桥梁墩台强度验算截面，通常选取墩台身的基础顶面与墩台强度验算截面，通常选取墩台身的基础顶面与 墩台身截面突变处。采用悬臂式墩台帽的墩身，除对墩台帽墩台身截面突变处。采用悬臂式墩台帽的墩身，除对墩台帽 进行验算外，应对墩台帽交界处墩身截面进行验算。当桥进行验算外，应对墩台帽交界处墩

37、身截面进行验算。当桥 墩、台较高时，最危险截面不一定在墩台身底部，需沿墩台墩、台较高时，最危险截面不一定在墩台身底部，需沿墩台 身每隔身每隔23m选取一个验算截面。选取一个验算截面。 内力计算内力计算 纵向力、水平力、弯矩。纵向力、水平力、弯矩。 强度验算强度验算 按桥规验算。按桥规验算。 偏心距验算偏心距验算 验算截面偏心距不能超过表中限值。验算截面偏心距不能超过表中限值。 作用组合作用组合偏心距限值偏心距限值 基本组合基本组合e 0.6s 偶然组合偶然组合e 0.7s 受压构件偏心距限值受压构件偏心距限值 当偏心距超过上表限值时，构件当偏心距超过上表限值时，构件 应按下列公式计算：应按下列

38、公式计算： 1 tmd d0 W Ae Af N Nd轴向力设计值；轴向力设计值； A构件截面面积构件截面面积； W 受拉边缘弹性抵抗拒；受拉边缘弹性抵抗拒； ftmd弯曲抗拉强度设计值；弯曲抗拉强度设计值； 砌体偏心受压构件承载砌体偏心受压构件承载力影响系力影响系 数或混凝土轴心受压构件弯曲系数。数或混凝土轴心受压构件弯曲系数。 直接抗剪验算直接抗剪验算 当拱桥的相邻两孔推力不等时，应按下式验算拱座截面当拱桥的相邻两孔推力不等时，应按下式验算拱座截面 的抗剪强度：的抗剪强度： 4 . 1 1 kfdvd0 NAfV Vd 剪力设计值；剪力设计值； A受剪截面面积受剪截面面积； fvd砌体或混

39、凝土抗剪强度设计值；砌体或混凝土抗剪强度设计值； f 摩擦系数，取 摩擦系数，取0.7； Nk与受剪截面垂直的压力标准值。与受剪截面垂直的压力标准值。 【注注】上述所有参数均应按上述所有参数均应按公路圬工桥涵设计规范公路圬工桥涵设计规范 （JTG D61-2005）中有关规定取值。）中有关规定取值。 （2）桥墩的稳定性验算）桥墩的稳定性验算 m j aj ARN Nj 各种组合中最不利的设计荷载效应（竖向力）；各种组合中最不利的设计荷载效应（竖向力）； 受压构件纵向弯曲系数受压构件纵向弯曲系数，按，按公式公式计算或查表；计算或查表； 与砂浆强度有关的系数与砂浆强度有关的系数：对对5、2.5、1

40、号砂浆分别采号砂浆分别采 用用0.002、0.0025、0.004，对混凝土采用对混凝土采用0.002； A验算截面的面积验算截面的面积； Rja材料的抗压极限强度；材料的抗压极限强度； m安全系数。 安全系数。 纵向挠曲稳定验算纵向挠曲稳定验算 附：附：受压构件纵向弯曲系数受压构件纵向弯曲系数 2 w 0 2 )(33. 111 1 r e 矩形截面取矩形截面取 =l0 / hw； l0、hw墩台计算长度、截面在弯曲平面的高度；墩台计算长度、截面在弯曲平面的高度； e0竖向力偏心距；竖向力偏心距； rw 在弯曲平面内截面（换算截面）回转半径。在弯曲平面内截面（换算截面）回转半径。 抗倾覆稳定

41、性验算抗倾覆稳定性验算 如右图，当墩台处于如右图，当墩台处于 临界稳定平衡状态时，绕临界稳定平衡状态时，绕 倾覆转轴倾覆转轴AA取矩，可得取矩，可得 0 )( iiii hHesP 即即 0 )( iiiii hHePPs 上上述方程左边第一项述方程左边第一项 为为稳定力矩稳定力矩，第二项为，第二项为倾倾 覆力矩覆力矩。 因此，因此，抗倾覆稳定性系数抗倾覆稳定性系数 K0 按下式计算：按下式计算： 01 iiii i 0 K hHeP Ps M M K 倾倾 稳稳 M稳 稳 稳定力矩 稳定力矩； M倾 倾 倾覆力矩 倾覆力矩； Pi 作用标准值组合（作用标准值组合（地震除外地震除外）引起的竖向

42、力；）引起的竖向力； ei 竖向力竖向力Pi对验算截面重心的力臂（对验算截面重心的力臂（平距平距）；）； Hi 作用标准值组合（作用标准值组合（地震除外地震除外）引起的水平力；）引起的水平力； hi 水平力水平力Hi对验算截面重心的力臂（对验算截面重心的力臂（垂距垂距）；）； s 截面形心截面形心O至验算倾覆转轴至验算倾覆转轴AA的水平距离；的水平距离； K01抗倾覆稳定系数最小容许值抗倾覆稳定系数最小容许值（见表见表）。 抗滑移稳定性验算抗滑移稳定性验算 抗滑移稳定性系数抗滑移稳定性系数 Kc 按下式计算：按下式计算： c1 ia ipi c K H HPf K Pi 竖向力总和（包括水的浮

43、力）；竖向力总和（包括水的浮力）； Hip 抗滑稳定水平力总和；抗滑稳定水平力总和； Hia 滑动水平力总和；滑动水平力总和； f 圬工基础底面与地基土之间的摩擦系数，圬工基础底面与地基土之间的摩擦系数， 无实测资料时可按无实测资料时可按表表取值；取值； Kc1抗滑移稳定系数最小容许值抗滑移稳定系数最小容许值（见表见表）。 地基土分类地基土分类摩擦系数摩擦系数 f 黏土（流塑坚硬）、粉土黏土（流塑坚硬）、粉土0.25 砂土（粉砂砾砂）砂土（粉砂砾砂）0.30 0.40 碎石土（松散密实）碎石土（松散密实）0.40 0.50 软岩（极软岩较软岩）软岩（极软岩较软岩）0.40 0.60 硬岩（较硬

44、岩坚硬岩）硬岩（较硬岩坚硬岩）0.60 0.70 作用组合作用组合验算项目验算项目稳定系数稳定系数 结构自重结构自重、土重及侧压力土重及侧压力、浮浮 力力、汽车汽车、人群的标准值效应组合人群的标准值效应组合 抗倾覆抗倾覆 K01 抗滑移抗滑移 Kc1 1.5 1.3 同上同上，但计入其他作用或偶然但计入其他作用或偶然 作用作用（地震除外地震除外）标准值效应组合标准值效应组合 抗倾覆抗倾覆 抗滑移抗滑移 1.3 1.2 施工阶段作用标准值效应组合施工阶段作用标准值效应组合 抗倾覆抗倾覆 抗滑移抗滑移 1.2 抗倾覆抗倾覆和和抗滑移抗滑移稳定系数稳定系数 基底摩擦系数基底摩擦系数 （3）墩台顶端水

45、平位移计算墩台顶端水平位移计算 对高度超过对高度超过 20m 的重力式墩台及轻型墩台，应的重力式墩台及轻型墩台，应 验算顶端水平方向的弹性位移，使之符合规定。验算顶端水平方向的弹性位移，使之符合规定。 顶端水平位移的限值顶端水平位移的限值 墩台顶端水平位移的容许极限值为：墩台顶端水平位移的容许极限值为： L.50 y y 墩台顶端水平位移值（墩台顶端水平位移值（mm），）， 包括墩台水平方向弹包括墩台水平方向弹 性位移和因地基不均匀沉降产生的水平位移（性位移和因地基不均匀沉降产生的水平位移（地基不地基不 均匀沉降所产生的水平位移值均匀沉降所产生的水平位移值，可通过计算不均匀沉可通过计算不均匀沉

46、 降引起的倾斜角求得降引起的倾斜角求得）；）； L 相邻墩台间的最小跨径（相邻墩台间的最小跨径（m），），L25m 。 顶端水平弹性位移的计算顶端水平弹性位移的计算 计算时可认为墩台身相当于一个固定于基础顶面的计算时可认为墩台身相当于一个固定于基础顶面的悬悬 臂梁臂梁（不考虑上部结构对墩台顶端位移的约束作用不考虑上部结构对墩台顶端位移的约束作用），引），引 起水平弹性位移的荷载为起水平弹性位移的荷载为制动力制动力、风力风力及及偏心的竖向支反偏心的竖向支反 力力等。由于将墩台视为固定于基础顶面的悬臂梁，完全忽等。由于将墩台视为固定于基础顶面的悬臂梁，完全忽 略了上部结构对墩台顶端的约束作用，所以

47、略了上部结构对墩台顶端的约束作用，所以结果偏大结果偏大。 重力式墩台帽一般可不进行验算，支座垫石下的局部重力式墩台帽一般可不进行验算，支座垫石下的局部 承压应力与支座计算的有关内容相同。采用悬臂式帽的重承压应力与支座计算的有关内容相同。采用悬臂式帽的重 力式墩台，悬臂墩台帽需配受力钢筋，悬臂部分按悬臂梁力式墩台，悬臂墩台帽需配受力钢筋，悬臂部分按悬臂梁 计算。有关施工时的特殊受力，可按实际情况验算。计算。有关施工时的特殊受力，可按实际情况验算。 2、桩柱式桥墩计算与验算、桩柱式桥墩计算与验算 桩柱式墩台的计算包括桩柱式墩台的计算包括盖梁盖梁计算、墩台计算、墩台桩柱桩柱计算、墩台计算、墩台 顶端位移顶端位移计算。计算。 （1）盖梁计算）盖梁计算 包括外力计算、内力计算、配筋计算。包括外力计算、内力计算、配筋计算。 a 当盖梁线刚度与桩