第十一章悬索桥_桥梁工程

1、2007-06内蒙古工业大学建工学院12007-06内蒙古工业大学建工学院22007-06内蒙古工业大学建工学院32007-06内蒙古工业大学建工学院42007-06内蒙古工业大学建工学院52007-06内蒙古工业大学建工学院62007-06内蒙古工业大学建工学院72007-06内蒙古工业大学建工学院82007-06内蒙古工业大学建工学院9v桩柱式埋置式桥台对于各种土壤地基都适宜。根据桥宽和土基承载能桩柱式埋置式桥台对于各种土壤地基都适宜。根据桥宽和土基承载能力可以采用双柱、三柱或多柱的型式。柱与钻孔桩相连的称桩柱式；柱力可以采用双柱、三柱或多柱的型式。柱与钻孔桩相连的称桩柱式；柱子嵌固在普通

2、扩大基础之上的称立柱式；完全由一排钢筋混凝土桩和桩子嵌固在普通扩大基础之上的称立柱式；完全由一排钢筋混凝土桩和桩顶盖（或帽）梁连结而成的称柔性桩台。桩柱式桥台的台帽、耳墙及柱顶盖（或帽）梁连结而成的称柔性桩台。桩柱式桥台的台帽、耳墙及柱采用采用C25C25钢筋混凝土，桩采用钢筋混凝土，桩采用C20C20钢筋混凝土。钢筋混凝土。v框架式桥台既比桩柱式桥台有更好的刚度，又比重力式埋置桥台挖空框架式桥台既比桩柱式桥台有更好的刚度，又比重力式埋置桥台挖空率更高，更节约圬工体积。由于这种桥台结构本身存在着斜杆，能够产率更高，更节约圬工体积。由于这种桥台结构本身存在着斜杆，能够产生水平分力以平衡土压力，加

3、之基底较宽，又通过系梁联成一个框架体，生水平分力以平衡土压力，加之基底较宽，又通过系梁联成一个框架体，所以稳定性较好，可用于填土高度在所以稳定性较好，可用于填土高度在5m5m以上的桥台，其不足之处是必须以上的桥台，其不足之处是必须用双排桩基，钢筋水泥用量均较桩柱式的要多。用双排桩基，钢筋水泥用量均较桩柱式的要多。v为了节约圬工体积，可以把后倾式埋置式桥台台身挖空，做成肋形埋为了节约圬工体积，可以把后倾式埋置式桥台台身挖空，做成肋形埋置式桥台。置式桥台。2007-06内蒙古工业大学建工学院102007-06内蒙古工业大学建工学院11v1.1.拱桥重力式桥墩拱桥重力式桥墩v拱桥是一种有推力结构，拱

4、圈传给桥墩上的力，除了垂直力以外，还有拱桥是一种有推力结构，拱圈传给桥墩上的力，除了垂直力以外，还有较大的水平推力，这是与梁桥的最大不同之处。从抵御恒载水平力的能力较大的水平推力，这是与梁桥的最大不同之处。从抵御恒载水平力的能力来看，拱桥桥墩又可以分为普通墩和单向推力墩两种。来看，拱桥桥墩又可以分为普通墩和单向推力墩两种。v普通墩普通墩除了承受相邻两跨结构传来的垂直反力外，一般不承受恒载水平除了承受相邻两跨结构传来的垂直反力外，一般不承受恒载水平推力，或者当相邻孔不相同时只承受经过相互抵消后尚余的不平衡推力。推力，或者当相邻孔不相同时只承受经过相互抵消后尚余的不平衡推力。v单向推力墩单向推力墩

5、又称制动墩，它的主要作用是在又称制动墩，它的主要作用是在它的一侧的桥孔因某种原因它的一侧的桥孔因某种原因遭到毁坏时，能承受住单向的恒载水平推力遭到毁坏时，能承受住单向的恒载水平推力，以保证其另一侧的拱桥不致，以保证其另一侧的拱桥不致遭到倾坍。而且当施工时为了拱架的多次周转，或者当缆索吊装设备的工遭到倾坍。而且当施工时为了拱架的多次周转，或者当缆索吊装设备的工作跨径受到限制时，作跨径受到限制时，为了能按桥台与某墩之间或者按某两个桥墩之间作为为了能按桥台与某墩之间或者按某两个桥墩之间作为一个施工段进行分段施工一个施工段进行分段施工，在此情况下也要设置能承受部分恒载单向推力，在此情况下也要设置能承受

6、部分恒载单向推力的制动墩。的制动墩。v由此可见，为了满足结构强度和稳定的要求，普通墩的墩身可以做得薄由此可见，为了满足结构强度和稳定的要求，普通墩的墩身可以做得薄一些，单向推力墩则要做得厚实一些。一些，单向推力墩则要做得厚实一些。2007-06内蒙古工业大学建工学院12v与梁桥重力式桥墩相比较，拱桥桥墩在构造上还有以下的特点：与梁桥重力式桥墩相比较，拱桥桥墩在构造上还有以下的特点：v（1 1）拱座）拱座v拱桥桥墩与梁桥桥墩构造上的一个不同点是，梁桥桥墩的顶面要设拱桥桥墩与梁桥桥墩构造上的一个不同点是，梁桥桥墩的顶面要设置传力的支座，且支座距顶面边缘保持一定的距离；而无支架吊装的置传力的支座，且

7、支座距顶面边缘保持一定的距离；而无支架吊装的拱桥桥墩则在其顶面的边缘设置呈倾斜面的拱座，直接承受由拱圈传拱桥桥墩则在其顶面的边缘设置呈倾斜面的拱座，直接承受由拱圈传来的压力。故无铰拱的拱座总是设计成与拱轴线呈正交的斜面。由于来的压力。故无铰拱的拱座总是设计成与拱轴线呈正交的斜面。由于拱座承受着较大的拱圈压力，故一般采用拱座承受着较大的拱圈压力，故一般采用C20C20以上的整体式混凝土、以上的整体式混凝土、C25C25以上混凝土预制块或以上混凝土预制块或MU50MU50以上的块石砌筑。肋拱桥的拱座由于压以上的块石砌筑。肋拱桥的拱座由于压力比较集中，故应用强度等级较高的混凝土及数层钢筋网加固；装配

8、力比较集中，故应用强度等级较高的混凝土及数层钢筋网加固；装配式的肋拱以及双曲拱桥的拱座，也可预留供插入拱肋的孔槽式的肋拱以及双曲拱桥的拱座，也可预留供插入拱肋的孔槽, ,就位以就位以后再浇灌混凝土封固。后再浇灌混凝土封固。2007-06内蒙古工业大学建工学院132007-06内蒙古工业大学建工学院14v（2 2）拱座的位置）拱座的位置v当桥墩两侧孔径相等时，则拱座均设置在桥当桥墩两侧孔径相等时，则拱座均设置在桥墩顶部的起拱线标高上，有时考虑桥面的纵坡，墩顶部的起拱线标高上，有时考虑桥面的纵坡，两侧的起拱线标高可以略有不同。当桥墩两侧两侧的起拱线标高可以略有不同。当桥墩两侧的孔径不等，恒载水平推

9、力不平衡时，将拱座的孔径不等，恒载水平推力不平衡时，将拱座设置在不同的起拱线标高上。此时，桥墩墩身设置在不同的起拱线标高上。此时，桥墩墩身可在推力小的一侧变坡或增大边坡。从外形美可在推力小的一侧变坡或增大边坡。从外形美观上考虑，变坡点一般设在常水位以下（图观上考虑，变坡点一般设在常水位以下（图13.2513.25）。）。v墩身两侧边坡和梁桥的一样，一般也为墩身两侧边坡和梁桥的一样，一般也为20:130:120:130:1。 2007-06内蒙古工业大学建工学院15v（3 3）墩顶以上构造）墩顶以上构造v对于实腹式石拱桥，其墩顶以上部分通常做成与侧墙平齐的形式。对于实腹式石拱桥，其墩顶以上部分通

10、常做成与侧墙平齐的形式。 v对于空腹式石拱桥或双曲拱桥的普通墩，常采用立墙式、立柱加盖梁式或对于空腹式石拱桥或双曲拱桥的普通墩，常采用立墙式、立柱加盖梁式或者采用跨越式。者采用跨越式。v对于单向推力墩常采用立墙式和框架式。对于单向推力墩常采用立墙式和框架式。v当采用立墙式时，为了检修的方便，墙中应设置过人孔；当采用立柱加盖当采用立墙式时，为了检修的方便，墙中应设置过人孔；当采用立柱加盖梁或框架式时，则应按照钢筋混凝土结构进行设计配筋。梁或框架式时，则应按照钢筋混凝土结构进行设计配筋。v普通墩的顶宽，对于混凝土墩一般可按拱跨的普通墩的顶宽，对于混凝土墩一般可按拱跨的1/151/251/151/2

11、5，石砌墩可按拱跨，石砌墩可按拱跨的的1/101/201/101/20估算，其比值将随跨径的增大而减小，且不宜小于估算，其比值将随跨径的增大而减小，且不宜小于80cm80cm。对于。对于单向推力墩，则按具体情况计算确定。单向推力墩，则按具体情况计算确定。v为了缩减墩身长度，拱桥墩顶部分也可做成托盘形式。托盘可采用为了缩减墩身长度，拱桥墩顶部分也可做成托盘形式。托盘可采用C20C20混凝混凝土，或仅布置构造钢筋。土，或仅布置构造钢筋。2007-06内蒙古工业大学建工学院16v2.2.拱桥轻型桥墩拱桥轻型桥墩v拱桥桥墩上所用的轻型桥墩拱桥桥墩上所用的轻型桥墩, ,一般为配合钻孔灌注桩基础的桩柱式桥

12、墩。一般为配合钻孔灌注桩基础的桩柱式桥墩。v从外形上看，它与梁桥上的桩柱式桥墩非常相似。其主要差别是：在梁从外形上看，它与梁桥上的桩柱式桥墩非常相似。其主要差别是：在梁桥墩帽上设置支座，而在拱桥墩顶部分则设置拱座。桥墩帽上设置支座，而在拱桥墩顶部分则设置拱座。v当拱桥跨径在当拱桥跨径在10m10m左右时，常采用两根直径为左右时，常采用两根直径为1m1m的钻孔灌注桩；跨径在的钻孔灌注桩；跨径在20m20m左右时可采用两根直径为左右时可采用两根直径为1.2m1.2m或三根直径为或三根直径为1m1m的钻孔灌注桩；跨径在的钻孔灌注桩；跨径在30m30m左右时可采用三根直径为左右时可采用三根直径为1.2

13、1.3m1.21.3m的钻孔灌注桩。桩墩较高时，应在的钻孔灌注桩。桩墩较高时，应在桩间设置横系梁以增强桩柱刚性。桩间设置横系梁以增强桩柱刚性。v桩柱式桥墩一般采用单排桩，跨径在桩柱式桥墩一般采用单排桩，跨径在4050m4050m以上的高墩，可采用双排桩。以上的高墩，可采用双排桩。在桩顶设置承台，与墩柱联成整体。在桩顶设置承台，与墩柱联成整体。v如果柱与桩直接连接，则应在接合处设置横系梁。若柱高大于如果柱与桩直接连接，则应在接合处设置横系梁。若柱高大于68m68m时，时，还应在柱的中部设置横系梁。还应在柱的中部设置横系梁。2007-06内蒙古工业大学建工学院17b )预 留 孔 槽盖 梁墩 柱承

14、 台钻 孔 灌 注 桩预 留 孔 槽盖 梁桩 柱横 系 梁a )拱 肋 预 留 孔 槽2007-06内蒙古工业大学建工学院18v在采用轻型桥墩的多孔拱桥中，每隔在采用轻型桥墩的多孔拱桥中，每隔3535孔应设单向推力墩。孔应设单向推力墩。当桥墩较矮或单向推力不大时，可以考虑一些轻型的单向推力当桥墩较矮或单向推力不大时，可以考虑一些轻型的单向推力墩，其优点是阻水面积小，并可节约圬工体积。轻型的单向推墩，其优点是阻水面积小，并可节约圬工体积。轻型的单向推力墩形式有：力墩形式有：v1 1带三角杆件的单向推力墩。这种桥墩的特点是在普通墩的带三角杆件的单向推力墩。这种桥墩的特点是在普通墩的墩柱上，从两侧对

15、称地增设钢筋混凝土斜撑和水平拉杆，用来墩柱上，从两侧对称地增设钢筋混凝土斜撑和水平拉杆，用来提高抵抗水平推力的能力（图提高抵抗水平推力的能力（图13.27a13.27a）。为了提高构件的抗裂）。为了提高构件的抗裂性，可以采用预应力混凝土结构。这种桥墩只在桥不太高的旱性，可以采用预应力混凝土结构。这种桥墩只在桥不太高的旱地上采用。地上采用。2007-06内蒙古工业大学建工学院19v2 2悬臂式单向推力墩。悬臂式单向推力墩的工作原理是，当该墩的悬臂式单向推力墩。悬臂式单向推力墩的工作原理是，当该墩的一侧桥孔遭到破坏以后，可以通过另一侧拱座上的竖向分力与悬一侧桥孔遭到破坏以后，可以通过另一侧拱座上的

16、竖向分力与悬臂长所构成的稳定力矩来平衡由拱的水平推力所导致的倾覆力矩臂长所构成的稳定力矩来平衡由拱的水平推力所导致的倾覆力矩（图（图13.27b13.27b）。这种型式适用于两铰双曲拱桥。但由于墩身较薄，）。这种型式适用于两铰双曲拱桥。但由于墩身较薄，在受力后悬臂端会有一定位移，因而对于无铰拱来说会有附加内在受力后悬臂端会有一定位移，因而对于无铰拱来说会有附加内力发生力发生2007-06内蒙古工业大学建工学院202007-06内蒙古工业大学建工学院21v拱桥上常用的重力式桥台为拱桥上常用的重力式桥台为U U型桥台，其同梁式桥型桥台，其同梁式桥U U型桥台一样型桥台一样亦由台帽、台身和基础三部分

17、组成，其尺寸拟定亦与梁桥基本亦由台帽、台身和基础三部分组成，其尺寸拟定亦与梁桥基本相同。相同。v拱桥拱桥U U型桥台与梁桥型桥台与梁桥U U型桥台的差别在：在尺寸上，拱桥桥台由型桥台的差别在：在尺寸上，拱桥桥台由于承受很大的水平推力，因而一般要比梁桥大，前墙顶宽可采于承受很大的水平推力，因而一般要比梁桥大，前墙顶宽可采用经验公式用经验公式B=0.15L0B=0.15L0估算（估算（BB起拱线至前墙背坡顶间的水平距起拱线至前墙背坡顶间的水平距离）；拱桥桥台台帽上要设置拱座，其构造和尺寸可参照桥墩离）；拱桥桥台台帽上要设置拱座，其构造和尺寸可参照桥墩的尺寸拟定；的尺寸拟定；v对于空腹式拱桥，在前墙

18、顶面上还要砌筑背墙，用来挡住路堤对于空腹式拱桥，在前墙顶面上还要砌筑背墙，用来挡住路堤填土和支承腹拱；拱桥桥台前墙背坡坡度改为填土和支承腹拱；拱桥桥台前墙背坡坡度改为2:14:1,2:14:1,前坡改前坡改为为20:130:120:130:1或直立或直立2007-06内蒙古工业大学建工学院222.2.拱桥轻型桥台拱桥轻型桥台v适用于小跨径拱桥和桥台水平位移量很小的情况。适用于小跨径拱桥和桥台水平位移量很小的情况。v工作原理：当桥台受到拱的推力后，便发生绕基底形心轴而向路堤工作原理：当桥台受到拱的推力后，便发生绕基底形心轴而向路堤方向的转动，此时台后的土便产生抗力来平衡拱的推力，从而使桥方向的转

19、动，此时台后的土便产生抗力来平衡拱的推力，从而使桥台的尺寸大大地小于实体重力式桥台（约为台的尺寸大大地小于实体重力式桥台（约为65%65%左右）。左右）。v（1 1）八字形桥台）八字形桥台v 八字形桥台的构造简单，台身由前墙和两侧的八字翼墙构成。八字形桥台的构造简单，台身由前墙和两侧的八字翼墙构成。两者之间通常留沉降缝分砌。前墙可以是等厚度的，也可以是变厚两者之间通常留沉降缝分砌。前墙可以是等厚度的，也可以是变厚度的。变厚度台身的背坡为度的。变厚度台身的背坡为2:14:12:14:1。翼墙的顶宽一般为。翼墙的顶宽一般为40cm40cm，前坡，前坡为为10:110:1，后坡为，后坡为5:15:1

20、。为了防止基底向河心滑动，基础应有一定的埋。为了防止基底向河心滑动，基础应有一定的埋置深度。台后填土必须分层夯实，做好防护措施，防止受水流浸蚀置深度。台后填土必须分层夯实，做好防护措施，防止受水流浸蚀冲刷。冲刷。2007-06内蒙古工业大学建工学院23v（2 2）U U字形桥台字形桥台vU U字形轻型桥台是由前墙和平行于车行方向的侧墙组成，构成字形轻型桥台是由前墙和平行于车行方向的侧墙组成，构成U U字字形的水平截面。形的水平截面。v它与它与U U型重力式桥台的差别：后者是靠扩大桥台底面积，以减小基型重力式桥台的差别：后者是靠扩大桥台底面积，以减小基底压力，并利用基底与地基的摩阻力和适当利用台

21、背侧土压力，以底压力，并利用基底与地基的摩阻力和适当利用台背侧土压力，以平衡拱的水平推力。因此，基础底面积较轻型桥台的要大，通常从平衡拱的水平推力。因此，基础底面积较轻型桥台的要大，通常从前墙一直延伸到侧墙尾端，侧墙与前墙连成整体，而与拱上侧墙断前墙一直延伸到侧墙尾端，侧墙与前墙连成整体，而与拱上侧墙断开。开。U U字形轻型桥台前墙的构造和八字形桥台相同，但侧墙却是拱上字形轻型桥台前墙的构造和八字形桥台相同，但侧墙却是拱上侧墙的延伸，它们之间应设变形缝，以适应桥的可能变位。侧墙的延伸，它们之间应设变形缝，以适应桥的可能变位。v轻型桥台侧墙的顶宽一般为轻型桥台侧墙的顶宽一般为50cm50cm，内

22、侧坡度为，内侧坡度为5:15:1，若有人行道，若有人行道，则上端做成等厚直墙，直到与按则上端做成等厚直墙，直到与按5:15:1内坡相交为止，以下仍用内坡相交为止，以下仍用5:15:1的的坡度。坡度。2007-06内蒙古工业大学建工学院24拱座前墙八字墙翼墙基础前墙基础前墙拱座侧墙侧墙八字墙翼墙30a)b)2:14:12007-06内蒙古工业大学建工学院25v（3 3）背撑式桥台）背撑式桥台v当桥台较宽时，为了保证结构的强度和稳定性，可以在八字形或当桥台较宽时，为了保证结构的强度和稳定性，可以在八字形或U U字字形桥台的前墙背后加一道或几道背撑，构成形桥台的前墙背后加一道或几道背撑，构成字形、字

23、形、E E字形等水平截面字形等水平截面形式的前墙（图形式的前墙（图13.3013.30）。背撑顶宽为）。背撑顶宽为303060cm60cm，厚度也为，厚度也为303060cm60cm，背坡为背坡为3:13:15:15:1的梯形。这种桥台比八字形桥台的稳定性要好，但土的梯形。这种桥台比八字形桥台的稳定性要好，但土方开挖量及圬工体积都有增多。然而加背撑的方开挖量及圬工体积都有增多。然而加背撑的U U字形桥台却能适用于较字形桥台却能适用于较大跨径的高桥和宽桥。大跨径的高桥和宽桥。3060B2353c)b)a)30603:15:1B2007-06内蒙古工业大学建工学院26v（4 4）靠背式框架桥台）靠

24、背式框架桥台v这种桥台是用三角形框架把台帽、前壁、耳墙和设置在不同标高这种桥台是用三角形框架把台帽、前壁、耳墙和设置在不同标高且具有不同斜度的分离式基础联接而成（图且具有不同斜度的分离式基础联接而成（图13.3113.31）。这样，一方）。这样，一方面它具有水平的和仰斜的基底，能够满足桥台在施工期间的稳定性，面它具有水平的和仰斜的基底，能够满足桥台在施工期间的稳定性，另一方面由于抵板比柱脚基础位置高，并具有与老土紧贴的斜背面，另一方面由于抵板比柱脚基础位置高，并具有与老土紧贴的斜背面，能够合理地承受主拱作用力。因而，结构轻巧，圬工量大为减少。能够合理地承受主拱作用力。因而，结构轻巧，圬工量大为

25、减少。水平基础主要承受结构自重及部分荷重。在施工期间，整个结构有水平基础主要承受结构自重及部分荷重。在施工期间，整个结构有类似于锚杆式挡土墙。斜置基础设置在类似于锚杆式挡土墙。斜置基础设置在L L形的基坑上，其坡度等于形的基坑上，其坡度等于挖方边坡。挖方边坡。v优点是：受力合理、圬工体积小，比重力式桥台节约优点是：受力合理、圬工体积小，比重力式桥台节约85%85%左右，左右，且基坑挖方量小，尤其显著的是水中的挖方量要减少很多。主要缺且基坑挖方量小，尤其显著的是水中的挖方量要减少很多。主要缺点是稍多用了一点钢筋。这种桥台适合于在非岩石地基上修建拱桥点是稍多用了一点钢筋。这种桥台适合于在非岩石地基

26、上修建拱桥桥台。桥台。2007-06内蒙古工业大学建工学院27801083.740750/2251000/240 80连 杆25080壁立 柱与 老 土 紧 贴1720800半 立 面半 背 面310.3118251:112030横 隔 梁150拱 座100 200 80斜 撑2001:0.540 80抵 板耳 墙208501000120断 面2007-06内蒙古工业大学建工学院28（一）作用的计算（一）作用的计算桥梁上部结构恒载传至墩台的计算值，由桥梁支座反力计算确定。对于桥梁上部结构恒载传至墩台的计算值，由桥梁支座反力计算确定。对于 墩台在水下和土中部分自重的计算方法，要根据地基土的性质加

27、以考虑墩台在水下和土中部分自重的计算方法，要根据地基土的性质加以考虑公路桥梁设计规范中，在考虑水的浮力时，对不同的土质和不同的计算内公路桥梁设计规范中，在考虑水的浮力时，对不同的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，应采用设容作了不同的规定。位于透水性地基上的墩台，在验算稳定时，应采用设 计高水位的浮力；在验算地基应力时，仅考虑低水位时的浮力，或不考虑计高水位的浮力；在验算地基应力时，仅考虑低水位时的浮力，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。当地基是水的浮力。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

28、，按透水与不透水，以最不利荷载组合计算。否透水未定时，按透水与不透水，以最不利荷载组合计算。水对水下墩台或土的固体颗粒的浮力作用，可用墩台圬工的浮容重或土的水对水下墩台或土的固体颗粒的浮力作用，可用墩台圬工的浮容重或土的 浮容重来反映。圬工的浮容重等于圬工容重减去水的容重，土的浮容重可浮容重来反映。圬工的浮容重等于圬工容重减去水的容重，土的浮容重可 以根据土质资料得到不同的物理指标，如天然容重、天然含水量、比重或以根据土质资料得到不同的物理指标，如天然容重、天然含水量、比重或 饱和容重等计算。饱和容重等计算。1、恒载和水的浮力2007-06内蒙古工业大学建工学院29桥台土压力计算时，采用哪种土

29、压力，应根据桥台位移及压力传播方桥台土压力计算时，采用哪种土压力，应根据桥台位移及压力传播方式而定。梁式桥台承受的水平压力主要是台后滑动土体（及滑动土体式而定。梁式桥台承受的水平压力主要是台后滑动土体（及滑动土体上的荷载）所产生的侧压力，它使桥台发生向河心的移动。因此，梁上的荷载）所产生的侧压力，它使桥台发生向河心的移动。因此，梁桥桥台的侧土压力，一般按主动土压力计算。当桥台刚度很大，不可桥桥台的侧土压力，一般按主动土压力计算。当桥台刚度很大，不可能产生微量移动，滑动土体不可能形成时，可按静止土压力计算。能产生微量移动，滑动土体不可能形成时，可按静止土压力计算。主动土压力主动土压力被动土压力被

30、动土压力静止土压力静止土压力2、侧向土压力、侧向土压力2007-06内蒙古工业大学建工学院3012sin21HBEAy12cos21HBEAx图2-7-11 台前溜坡的土压力计算图式BHE 2 21 rHe 2007-06内蒙古工业大学建工学院313 3、汽车荷载冲击力、汽车荷载冲击力 钢筋混凝土桩柱式墩台，以及其它轻型墩台，在计算汽车荷钢筋混凝土桩柱式墩台，以及其它轻型墩台，在计算汽车荷载时应计入冲击力。但对于重力式实体墩台，冲击力的作用衰减载时应计入冲击力。但对于重力式实体墩台，冲击力的作用衰减很快，因此，验算时可不计冲击影响。冲击力的计算按公路桥涵很快，因此，验算时可不计冲击影响。冲击力

31、的计算按公路桥涵设计规范进行。设计规范进行。4 4、汽车荷载的制动力、汽车荷载的制动力 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，当汽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，当汽车荷载在桥上制动或减速时，在车轮与桥面之间产生相互作用力，车荷载在桥上制动或减速时，在车轮与桥面之间产生相互作用力，此时桥面受到方向与车辆行进方向相同的力，即称制动力，制动力此时桥面受到方向与车辆行进方向相同的力，即称制动力，制动力可按公路桥涵设计规范中有关规定计算。在计算梁式桥墩台时，制可按公路桥涵设计规范中有关规定计算。在计算梁式桥墩台时，制动力可移至支座中心（铰或滚轴中心）或滑动支座、橡胶支

32、座、摆动力可移至支座中心（铰或滚轴中心）或滑动支座、橡胶支座、摆动支座的底座面上。动支座的底座面上。2007-06内蒙古工业大学建工学院32作用在桥墩上的流水压力，可按公路桥涵设计规范的有关规定计算。作用在桥墩上的流水压力，可按公路桥涵设计规范的有关规定计算。流水压力的合力作用点，假定在设计水位以下流水压力的合力作用点，假定在设计水位以下1/31/3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形。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

33、压力。冰压力有竖向和水平向作用力，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而对桥梁墩台产生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用于大面积冰层而产生的的作用；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力、河流流冰产生的动压力等。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。5 5、流水压力及冰压力、流水压力及冰压力2007-06内蒙古工业大学建工学院336 6、船只或漂流的幢击力、船只或漂流的幢击力 船只或漂流物的撞击力，虽是桥梁

34、墩台的偶然荷载，但是对桥墩结构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，对于通航河道或有漂流物的河流中的墩台，设计时应考虑的危害性很大，对于通航河道或有漂流物的河流中的墩台，设计时应考虑船只或漂流物的撞击力。船只或漂流物的撞击力。 漂流物的撞击力，在无实际资料时可按下式估算漂流物的撞击力，在无实际资料时可按下式估算)(kNgTWVP 7 7、地震力、地震力 在地震区建造的桥梁，地震力是一项十分重要和危害性大的偶然荷在地震区建造的桥梁，地震力是一项十分重要和危害性大的偶然荷载，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。载，在墩台设计计算时要进行抗震验

35、算和必要的防护构造措施设计。2007-06内蒙古工业大学建工学院34v13.2.1 13.2.1 重力式桥墩重力式桥墩v1 1作用作用( (荷载荷载) )及其组合及其组合v重力式桥墩的作用效应组合，是根据实际作用同时作用于桥墩的可能性进重力式桥墩的作用效应组合，是根据实际作用同时作用于桥墩的可能性进行布载，同时使这样组合的作用在桥墩的计算截面产生最大的内力或偏心，行布载，同时使这样组合的作用在桥墩的计算截面产生最大的内力或偏心，即最不利的作用效应组合。它主要与墩身所要验算的内容有关，例如，墩身即最不利的作用效应组合。它主要与墩身所要验算的内容有关，例如，墩身截面的强度和偏心的验算，整个桥墩的纵

36、向及横向稳定性验算等。其次，拱截面的强度和偏心的验算，整个桥墩的纵向及横向稳定性验算等。其次，拱桥重力式桥墩与梁桥的除了有共同点之外，也还存在一些差异，例如拱桥不桥重力式桥墩与梁桥的除了有共同点之外，也还存在一些差异，例如拱桥不设活动支座因而没有支座摩阻力；但它要计及各种作用在拱座处产生的水平设活动支座因而没有支座摩阻力；但它要计及各种作用在拱座处产生的水平推力和弯矩。在作用效应组合中应注意，作用于桥墩上的可变作用中有些作推力和弯矩。在作用效应组合中应注意，作用于桥墩上的可变作用中有些作用不应同时考虑。用不应同时考虑。v一般来说，由于桥墩受力的复杂性，很难在实际计算中事前判断哪一种作一般来说，

37、由于桥墩受力的复杂性，很难在实际计算中事前判断哪一种作用效应组合最为不利，而应该根据具体情况进行具体分析，对各种可能的最用效应组合最为不利，而应该根据具体情况进行具体分析，对各种可能的最不利作用效应组合进行计算，通过计算得出结论。不利作用效应组合进行计算，通过计算得出结论。2007-06内蒙古工业大学建工学院35v下面将按梁桥和拱桥分别列出它们可能的作用效应组合。下面将按梁桥和拱桥分别列出它们可能的作用效应组合。v（1 1） 梁桥重力式桥墩作用效应组合梁桥重力式桥墩作用效应组合v1 1）基本组合）基本组合v顺桥方向的作用及其效应组合：顺桥方向的作用及其效应组合：v第一种组合。按桥墩各计算截面上

38、可能产生的最大竖向力的情况进第一种组合。按桥墩各计算截面上可能产生的最大竖向力的情况进行布载和组合，用以验算墩身强度和基底最大应力。布载方式为：除行布载和组合，用以验算墩身强度和基底最大应力。布载方式为：除结构重力外，相邻两孔都满布车道荷载和人群荷载，同时，应考虑其结构重力外，相邻两孔都满布车道荷载和人群荷载，同时，应考虑其它纵向力（制动力、支座摩阻力、纵向风力等），如图它纵向力（制动力、支座摩阻力、纵向风力等），如图13.32(a)13.32(a)所示。所示。2007-06内蒙古工业大学建工学院36)Q可 变 作 用qNQkNQkNgkFWL)NgkGPkQ可 变 作 用NQkNgkkFWL

39、b)QGPkNgkHFW h2qkFW h1FFWcNgkGNQkv图图13.32 13.32 梁桥桥墩的作用组合图示梁桥桥墩的作用组合图示vGG桥墩重力；桥墩重力；QQ水的浮力；水的浮力；PKPK车道荷载；车道荷载；NgkNgk上部结构重力引起在支座上的垂直反力；上部结构重力引起在支座上的垂直反力；vNQKNQK活载引起在支座上的垂直反力；活载引起在支座上的垂直反力；H H制动力或支座摩阻力；制动力或支座摩阻力；FWLFWL纵向风力；纵向风力；FWLFWL11横横向风力（墩身）；向风力（墩身）；vFWLFWL22横向风力（上部结构）；横向风力（上部结构）；FWFW流水压力或流冰压力；流水压力

40、或流冰压力；F F撞击力。撞击力。2007-06内蒙古工业大学建工学院37v第二种组合。按桥墩各计算截面在顺桥方向可能产生的最大偏心距或最第二种组合。按桥墩各计算截面在顺桥方向可能产生的最大偏心距或最大弯矩进行布载和组合，用以验算墩身强度、基底应力、偏心以及桥墩的大弯矩进行布载和组合，用以验算墩身强度、基底应力、偏心以及桥墩的稳定性。布载方式为：除结构重力外，只在一孔布置车道荷载和人群荷载稳定性。布载方式为：除结构重力外，只在一孔布置车道荷载和人群荷载（不等跨时在较大跨径一孔布载），同时，应布置可能产生的其它纵向力，（不等跨时在较大跨径一孔布载），同时，应布置可能产生的其它纵向力，如图如图13

41、.32(b)13.32(b)所示。按此要求，可以进行如下作用效应组合：所示。按此要求，可以进行如下作用效应组合：v1 1上部结构自重计算截面以上桥墩重力浮力（此组合验算地基承受上部结构自重计算截面以上桥墩重力浮力（此组合验算地基承受永久荷载作用时的合力偏心距）。永久荷载作用时的合力偏心距）。v2 2上部结构自重计算截面以上桥墩重力浮力车道荷载人群荷载。上部结构自重计算截面以上桥墩重力浮力车道荷载人群荷载。v3 3上部结构自重计算截面以上桥墩重力浮力车道荷载人群荷载上部结构自重计算截面以上桥墩重力浮力车道荷载人群荷载纵向风力制动力。纵向风力制动力。v4 4上部结构自重计算截面以上桥墩重力浮力车道

42、荷载人群荷载上部结构自重计算截面以上桥墩重力浮力车道荷载人群荷载纵向风力支座摩阻力。纵向风力支座摩阻力。2007-06内蒙古工业大学建工学院38v横桥方向的作用及其效应组合：横桥方向的作用及其效应组合：v横桥向（垂直于行车方向）作用是按桥墩各计算截面在横桥方向横桥向（垂直于行车方向）作用是按桥墩各计算截面在横桥方向上可能产生的最大偏心或最大弯矩情况进行布载和组合，用以验算上可能产生的最大偏心或最大弯矩情况进行布载和组合，用以验算横桥方向墩身强度、基底应力、偏心及桥墩稳定性，如图横桥方向墩身强度、基底应力、偏心及桥墩稳定性，如图13.32(c)13.32(c)所示。按此要求，可以进行如下作用效应

43、组合：所示。按此要求，可以进行如下作用效应组合：v1 1上部结构自重计算截面以上桥墩重力浮力双孔双行车道荷上部结构自重计算截面以上桥墩重力浮力双孔双行车道荷载（偏载）双孔单边人群荷载横向风力流水压力（或流冰压载（偏载）双孔单边人群荷载横向风力流水压力（或流冰压力）。力）。v2 2上部结构自重计算截面以上桥墩重力浮力双孔单行车道荷上部结构自重计算截面以上桥墩重力浮力双孔单行车道荷载双孔单边人群荷载横向风力流水压力（或流冰压力）。载双孔单边人群荷载横向风力流水压力（或流冰压力）。2007-06内蒙古工业大学建工学院39v2 2）偶然组合）偶然组合v1 1顺桥方向的作用及其效应组合顺桥方向的作用及其

44、效应组合v上部结构自重计算截面以上桥墩重力浮力车道荷载人群荷载船上部结构自重计算截面以上桥墩重力浮力车道荷载人群荷载船只或漂浮物撞击力。只或漂浮物撞击力。v2 2横桥方向的作用及其效应组合横桥方向的作用及其效应组合v上部结构自重计算截面以上桥墩重力浮力双孔双（单）行车道荷载上部结构自重计算截面以上桥墩重力浮力双孔双（单）行车道荷载双孔单边人群荷载船只或漂浮物撞击力。双孔单边人群荷载船只或漂浮物撞击力。v3 3永久作用地震作用永久作用地震作用v在进行偶然组合时，车道荷载、人群荷载等可变作用，可根据观测资料和在进行偶然组合时，车道荷载、人群荷载等可变作用，可根据观测资料和工程经验取用适当的代表值，

45、视具体情况，也可以不考虑可变作用效应参与工程经验取用适当的代表值，视具体情况，也可以不考虑可变作用效应参与组合。组合。v3 3）作用短期效应组合和作用长期效应组合）作用短期效应组合和作用长期效应组合v对于柱式桥墩墩柱的抗裂验算，应按作用（或荷载）短期效应组合并考虑对于柱式桥墩墩柱的抗裂验算，应按作用（或荷载）短期效应组合并考虑长期效应影响进行计算，此时汽车荷载效应不计入冲击力的影响。长期效应影响进行计算，此时汽车荷载效应不计入冲击力的影响。 2007-06内蒙古工业大学建工学院40v（2 2）拱桥重力式桥墩）拱桥重力式桥墩v1 1）基本组合）基本组合v顺桥方向的作用及其效应组合。顺桥方向的作用

46、及其效应组合。v对于普通桥墩应为相邻两孔的永久作用，在一孔或跨径较大的一孔满布对于普通桥墩应为相邻两孔的永久作用，在一孔或跨径较大的一孔满布可变作用的一种或几种，如汽车制动力、纵向风力、温度作用等，并计及可变作用的一种或几种，如汽车制动力、纵向风力、温度作用等，并计及由此对桥墩产生不平衡水平推力、竖向力和弯矩（图由此对桥墩产生不平衡水平推力、竖向力和弯矩（图13.3313.33）。）。 v对于单向推力墩则只考虑相邻两孔中跨径较大一孔的永久荷载作用力。对于单向推力墩则只考虑相邻两孔中跨径较大一孔的永久荷载作用力。 v13.3313.33中的符号意义如下：中的符号意义如下：vG G 桥墩自重；桥墩

47、自重；vQ Q 水的浮力（仅在验算稳定时考虑）；水的浮力（仅在验算稳定时考虑）； 2007-06内蒙古工业大学建工学院412007-06内蒙古工业大学建工学院422007-06内蒙古工业大学建工学院43v2 2）偶然组合）偶然组合v拱桥重力式桥墩的作用效应偶然组合原理与梁桥的相似，可参考前述拱桥重力式桥墩的作用效应偶然组合原理与梁桥的相似，可参考前述方式进行作用效应组合。方式进行作用效应组合。v以上所述的各种作用效应组合是对重力式桥墩而言的，对于其它型式以上所述的各种作用效应组合是对重力式桥墩而言的，对于其它型式的桥墩，则要根据它们的构造和受力特点进行具体分析，然后参照上述的桥墩，则要根据它们

48、的构造和受力特点进行具体分析，然后参照上述的一般原则，进行个别的作用效应组合。这里要提出注意的是：的一般原则，进行个别的作用效应组合。这里要提出注意的是：v1 1不论对于哪一种型式的桥墩，在计算中对于各种荷载组合都要满足不论对于哪一种型式的桥墩，在计算中对于各种荷载组合都要满足桥规桥规中所规定的强度安全系数和结构稳定系数。中所规定的强度安全系数和结构稳定系数。v2 2桥规中还规定，在可变作用中，有些荷载不应同时考虑（见第一章表桥规中还规定，在可变作用中，有些荷载不应同时考虑（见第一章表1.151.15），例如在计入汽车制动力时，就不应同时计入流水压力、冰压力），例如在计入汽车制动力时，就不应同

49、时计入流水压力、冰压力和支座摩阻力等。和支座摩阻力等。 2007-06内蒙古工业大学建工学院442. 2. 重力式桥墩验算重力式桥墩验算重力式墩台重力式墩台强度强度偏心矩偏心矩稳定稳定圬工结构圬工结构轻型桥墩、柱式桥墩：钢筋混凝土结构轻型桥墩、柱式桥墩：钢筋混凝土结构墩台身的基础顶面墩台身的基础顶面墩台帽及墩台帽交界处墩身截面墩台帽及墩台帽交界处墩身截面墩台身截面突变处墩台身截面突变处高墩高墩v验算截面验算截面2007-06内蒙古工业大学建工学院452007-06内蒙古工业大学建工学院462007-06内蒙古工业大学建工学院472007-06内蒙古工业大学建工学院481111xy2211113

50、11.33mxxxxxxyyexeeii221111311.33myyyyyyxxeyeeii2007-06内蒙古工业大学建工学院492007-06内蒙古工业大学建工学院502007-06内蒙古工业大学建工学院512007-06内蒙古工业大学建工学院52yNdxeyxbyexh2007-06内蒙古工业大学建工学院532007-06内蒙古工业大学建工学院54v v对于混凝土偏心受压构件，在表13.5规定的受压偏心距限值范围内，当按受压承载力计算时，假定受压区的法向应力图形为矩形，其应力取混凝土抗压强度设计值，此时，取轴向力作用点与受压区法向应力的合力作用点相重合的原则（图13.36）确定受压区面

51、积。受压承载力应按下列公式计算：v 0dccdNA f2007-06内蒙古工业大学建工学院55v1单向偏心受压v受压区高度应按下列条件确定图13.36(a)：v (13.10)v矩形截面的受压承载力可按下列公式计算：v (13.11)v式中： 轴向力设计值；v 弯曲平面内轴心受压构件弯曲系数，按表13.4采用；v 混凝土受压区面积；v 混凝土轴心抗压强度设计值；v 受压区混凝土法向应力合力作用点至截面重心的距离；v 轴向力的偏心距；v 矩形截面宽度；v 矩形截面高度。v当构件弯曲平面外长细比大于弯曲平面内长细比时，尚应按轴心受压构件验算其承载力。02dcdNf b heceedN2007-06

52、内蒙古工业大学建工学院56注：（1）l0为计算长度，按表13.3采用。（2）在计算l0/b或l0/i时，b或i的取值：对于单向偏心受压构件，取弯曲平面内截面高度或回转半径；对于轴心受压构件及双向偏心受压构件，取截面短边尺寸或截面最小回转半径。2007-06内蒙古工业大学建工学院57v2双向偏心受压v受压区高度和宽度，应按下列条件确定图13.36(b)：v (13.12)v (13.13)v矩形截面的偏心受压承载力可按下列公式计算：v (13.14)v式中：轴心受压构件弯曲系数，见表13.4；v、受压区混凝土法向应力合力作用点分别在和轴方向至截面重心距离；v、轴向力分别在和轴方向的偏心距。cyy

53、eecxxee022dcdyxNfhebe2007-06内蒙古工业大学建工学院58v(a)单向偏心受压 (b)双向偏心受压v图13.36 混凝土构件偏心受压v1-受压区重心（法向压应力合力作用点）；2-截面重心轴；e-单向偏心受压偏心距；ec-单向偏心受压法向应力合力作用点v距重心轴距离；ex、ey-双向偏心受压在x方向、y方向的偏心距；ecx、ecy-双向偏心受压法向应力合力作用点v在x、y方向的偏心距；Ac-受压区面积；hc、bc-矩形截面受压区高度、宽度。xeeceecb2xAc1hc hechceyhcheeyeecycy2xbexbc2Acx1bcxec xyx22007-06内蒙古

54、工业大学建工学院59v当轴向力的偏心距超过表13.5的限值时，砌体和混凝土偏心受压构件的承载能力，应按下列公式计算：v 单向偏心： (13.15)v 双向偏心： (13.16) v式中 轴向力设计值；vA构件截面面积，对于组合截面应弹性模量比换算为换算截面面积；vW单向偏心时，构件受拉边缘的弹性抵抗矩，对于组合截面应按弹性模量比换算为换算截面弹性抵抗矩；v双向偏心时，构件x方向受拉边缘绕y轴的截面弹性抵抗矩和构件y方向受拉边缘绕x轴的截面弹性抵抗矩，对于组合截面应按弹性模量比换算为换算截面弹性抵抗矩；v构件受拉边层的弯曲抗拉强度设计值；v砌体偏心受压构件承载力影响系数或混凝土轴心受压构件弯曲系

55、数，其值按公式（13.4）计算或查表13.4。1WAeAfNtmddo1xyyxtmddoWAeWAeAfN2007-06内蒙古工业大学建工学院60v 3）墩身截面偏心距e验算v桥墩承受偏心力作用时，为了防止由于偏心过大而使墩身丧失承载能力，应对其偏心距予以限制，即除满足公式（13.15）或公式（13.16）外，受压偏心距e应符合表13.5的限值要求。2007-06内蒙古工业大学建工学院61xexyeyeosNd2007-06内蒙古工业大学建工学院622007-06内蒙古工业大学建工学院632007-06内蒙古工业大学建工学院642007-06内蒙古工业大学建工学院652007-06内蒙古工业

56、大学建工学院662007-06内蒙古工业大学建工学院672007-06内蒙古工业大学建工学院6813.2.2 13.2.2 桩柱式桥墩计算特点桩柱式桥墩计算特点v桩柱式桥墩的计算包括盖梁和桩身两个部分。桩柱式桥墩的计算包括盖梁和桩身两个部分。v1 1盖梁设计盖梁设计v当盖梁与桩柱的线刚度比大于当盖梁与桩柱的线刚度比大于5 5时，双柱式墩，按简支梁或双悬臂梁计算和时，双柱式墩，按简支梁或双悬臂梁计算和配筋，多根柱的盖梁可按连续梁计算；当刚度比小于配筋，多根柱的盖梁可按连续梁计算；当刚度比小于5 5或桥墩承受较大横向或桥墩承受较大横向力时，盖梁应作为横向刚架的一部分进行计算。力时，盖梁应作为横向刚

57、架的一部分进行计算。v当盖梁计算跨径与梁高之比，对于简支梁当盖梁计算跨径与梁高之比，对于简支梁2.0l/h5.0(l2.0l/h5.0(l为计算跨径，为计算跨径，h h为为盖梁高度盖梁高度) )，对连续梁，对连续梁2.5l/h5.02.55.0l/h5.0时，应按设计规范（时，应按设计规范（JTG D62-2004JTG D62-2004）第）第5 5章章 第第7 7章中钢筋混凝土一般章中钢筋混凝土一般构件的有关规定计算；对于简支梁构件的有关规定计算；对于简支梁l/h2.0,l/h2.0,对于连续梁对于连续梁l/h2.5l/h2.5时，应按时，应按深梁计算。计算盖梁支点负弯矩时应考虑柱支承宽度

58、的影响，圆形截面柱可深梁计算。计算盖梁支点负弯矩时应考虑柱支承宽度的影响，圆形截面柱可换算为边长等于换算为边长等于0.80.8倍直径的方形截面柱。倍直径的方形截面柱。v按简支梁计算的盖梁，其计算跨径应取按简支梁计算的盖梁，其计算跨径应取lclc和和1.15ln1.15ln两者较小者，其中两者较小者，其中lclc为为盖梁支承中心之间的距离，盖梁支承中心之间的距离，lnln为盖梁的净跨径。在确定盖梁净跨径时，圆形为盖梁的净跨径。在确定盖梁净跨径时，圆形截面柱可换算为边长等于截面柱可换算为边长等于0.80.8倍直径的方形截面柱。当盖梁作为连续梁或刚倍直径的方形截面柱。当盖梁作为连续梁或刚构分析时，计

59、算跨径可取支承中心距离。计算内容包括：构分析时，计算跨径可取支承中心距离。计算内容包括：2007-06内蒙古工业大学建工学院69v（1 1）作用计算）作用计算v1）永久作用。包括上部构造恒载(行车道、桥面铺装、人行道、栏杆) 、盖梁重力及预应力。v2）可变作用。分别按其在盖梁上可能产生的最不利情况，求出支点最大反力（车道荷载要乘以冲击系数）作为盖梁的可变作用。车道荷载及人群荷载横向分布计算，当对称布置时，按杠杆法计算；当非对称布置时，可按刚性横梁法（或偏心压力法、刚接梁法或G-M法）计算。v3）施工吊装荷载。盖梁在施工过程中，荷载的不对称性很大，各截面将产生很大的弯矩，因而要根据当时的架桥施工

60、方案可能出现的施工荷载进行组合，对各截面的受弯、受剪进行验算。构件吊装时，构件重力应乘以动力系数1.2或0.85，并视构件具体情况作适当增减。施工阶段应力计算按桥规（JTGD62）第七章第二节进行。v（2 2）内力计算）内力计算v公路桥梁桩柱式墩的盖梁通常采用双悬臂式，计算时的控制截面通常选在支点和跨中截面。在计算支点负弯矩时，采用非对称布置车道荷载、人群荷载与恒载的反力；在计算跨中正弯矩时，采用对称布置车道及人群荷载与恒载的反力。桥墩沿纵向的水平力以及上部结构可变作用的偏心对盖梁将产生扭转，计算中应加以考虑。v（3 3）作用效应组合及内力包络图）作用效应组合及内力包络图2007-06内蒙古工