《桥梁墩台》ppt课件

1、9 9 桥梁墩台桥梁墩台9.1 9.1 墩台的构造与设计墩台的构造与设计9.1.1 概述概述-桥梁墩台的作用桥梁墩台的作用主要作用：接受上部构造传来的荷载，并将荷载及桥梁墩台本身自重传给地基。主要作用：接受上部构造传来的荷载，并将荷载及桥梁墩台本身自重传给地基。u桥墩桥墩支撑相邻的两孔桥跨，居于桥梁的中间部位支撑相邻的两孔桥跨，居于桥梁的中间部位u桥台桥台居于全桥的两端，前端支撑桥跨，后端与路居于全桥的两端，前端支撑桥跨，后端与路基相连，起着支挡台后路基填土并把桥跨与基相连，起着支挡台后路基填土并把桥跨与路基衔接起来的作用路基衔接起来的作用9.1.1概述概述- 桥梁墩台的组成桥梁墩台的组成桥桥

2、墩墩组组成成墩帽墩帽墩身墩身根底根底桥桥台台组组成成台帽台帽台身台身根底根底9.1.2 桥梁墩台的类型与构造桥梁墩台的类型与构造构构造造实体墩实体墩空心墩空心墩柱式墩柱式墩框架墩等框架墩等受受力力刚性墩刚性墩柔性墩柔性墩按截按截面方面方式分式分矩形矩形圆形圆形园端形园端形尖端形尖端形实体重力式桥墩实体重力式桥墩实体轻型墩实体轻型墩9.1.2.1 桥梁墩台的分类桥梁墩台的分类常见桥墩截面方式常见桥墩截面方式总体上分为两类：总体上分为两类：u重力式墩台重力式墩台 ：靠本身分量来平衡外力而坚持稳定：靠本身分量来平衡外力而坚持稳定资料：天然石材或片石混凝土资料：天然石材或片石混凝土适用性：地基良好的大

3、、中型桥梁，流冰、漂浮物较多的河流中，砂石料适用性：地基良好的大、中型桥梁，流冰、漂浮物较多的河流中，砂石料 方便的小桥。方便的小桥。重力式桥墩重力式桥墩u轻型墩台轻型墩台 ：刚度小，受力后允许在一定范围内发生弹性变形：刚度小，受力后允许在一定范围内发生弹性变形资料：钢筋砼或少筋砼资料：钢筋砼或少筋砼各种轻型各种轻型桥墩方式桥墩方式X形和形和V形轻型桥墩形轻型桥墩弧形箱梁矩形桥墩方案弧形箱梁矩形桥墩方案弧形箱梁圆墩方案弧形箱梁圆墩方案9.1.2.2桥墩桥墩一、一、 实体重力式桥墩实体重力式桥墩u力学特点力学特点主要靠本身的重力包括桥跨构造的重力主要靠本身的重力包括桥跨构造的重力来平衡外力，从而

4、保证桥墩的强度和稳定。来平衡外力，从而保证桥墩的强度和稳定。本身刚度大，具有较强的防撞才干。本身刚度大，具有较强的防撞才干。圬工数量大、自艰苦，要求地基的承载力较圬工数量大、自艰苦，要求地基的承载力较高，阻水面积也较大高，阻水面积也较大u优点优点u缺陷缺陷u适用适用u资料资料混凝土、浆砌块石或钢筋混凝土。天然石材或片石混凝土，宜配用钢混凝土、浆砌块石或钢筋混凝土。天然石材或片石混凝土，宜配用钢筋混凝土悬臂式墩帽以减小墩身长、宽，筋混凝土悬臂式墩帽以减小墩身长、宽，荷载较大的大、中型桥梁，地基承载力较高、覆盖层较薄、基岩埋深荷载较大的大、中型桥梁，地基承载力较高、覆盖层较薄、基岩埋深较浅的地基上

5、。流冰、漂浮物较多的河流中。在砂石料方便的地域、较浅的地基上。流冰、漂浮物较多的河流中。在砂石料方便的地域、小桥也往往采用重力式桥墩。小桥也往往采用重力式桥墩。梁桥重力式桥墩由墩帽、墩身和根底三部分组成。梁桥重力式桥墩由墩帽、墩身和根底三部分组成。1、墩帽、墩帽受力特点受力特点资料资料墩帽是桥墩顶部的传力部分，它经过支座直接承托上部构造，并将荷载传到墩帽是桥墩顶部的传力部分，它经过支座直接承托上部构造，并将荷载传到墩身上，应力较集中。墩身上，应力较集中。墩帽采用强度等级为墩帽采用强度等级为C20C20及以上的混凝土，并加配构造钢筋或采用钢筋混凝及以上的混凝土，并加配构造钢筋或采用钢筋混凝土此时

6、，混凝土不低于土此时，混凝土不低于C25C25做成。做成。尺寸尺寸厚度：对大跨径的重力式桥墩普厚度：对大跨径的重力式桥墩普通不小于通不小于0.4m0.4m，中小跨梁桥也不，中小跨梁桥也不应小于应小于0.3m0.3m平面：满足桥跨构造支座布置的平面：满足桥跨构造支座布置的需求，并设有需求，并设有5050100mm100mm檐口。支檐口。支座边缘到墩身边缘应满足规范规座边缘到墩身边缘应满足规范规定的最小间隔要求。定的最小间隔要求。顺桥向：顺桥向：2122ccafb顺桥向：顺桥向：2122ccafb 规定：普通情况墩帽纵规定：普通情况墩帽纵桥向宽度，对于小跨径桥梁不得桥向宽度，对于小跨径桥梁不得小于

7、小于80cm80cm，中等跨径桥梁不宜小，中等跨径桥梁不宜小于于100cm100cm，大跨径桥的墩身顶宽，大跨径桥的墩身顶宽，视上部构造类型而定。视上部构造类型而定。顺桥向最小宽度：顺桥向最小宽度：横桥向：横桥向：B=两侧主梁间距两侧主梁间距+支座横向宽度支座横向宽度+2122cc 配筋配筋墩帽钢筋构造墩帽钢筋构造支承垫石支承垫石在一些宽桥或墩身较高的桥梁中，为了节省墩身及根底的圬工体积，经常采用挑在一些宽桥或墩身较高的桥梁中，为了节省墩身及根底的圬工体积，经常采用挑出的悬臂或托盘来缩短墩身横向的长度，做成悬臂式或托盘式桥墩出的悬臂或托盘来缩短墩身横向的长度，做成悬臂式或托盘式桥墩悬臂式墩帽悬

8、臂式墩帽托盘式墩帽托盘式墩帽2、墩身、墩身桥墩的主体桥墩的主体顶宽顶宽侧坡侧坡截面方式截面方式对小跨径桥不宜小于对小跨径桥不宜小于80cm80cm；对中等跨径桥不宜小于；对中等跨径桥不宜小于100cm100cm；对大跨径桥，视；对大跨径桥，视上部构造类型而定。上部构造类型而定。普通采用普通采用20:120:130:130:1，小跨径桥的桥墩也可采用直坡。，小跨径桥的桥墩也可采用直坡。有圆形、圆端形、尖端形、矩形等数种。有圆形、圆端形、尖端形、矩形等数种。混凝土浇筑，或用浆砌块石和料石，也可用混凝土预制块砌筑。混凝土浇筑，或用浆砌块石和料石，也可用混凝土预制块砌筑。资料资料截面方式截面方式圆形圆

9、形l优点优点不受水流流向条件限制；不受水流流向条件限制；不便纵、横向分别处置，增不便纵、横向分别处置，增大了阻水面积，不宜石砌。大了阻水面积，不宜石砌。流向不稳，或水流与桥法向夹角流向不稳，或水流与桥法向夹角 大于大于1515度。度。l缺陷缺陷l适用适用截面方式截面方式矩形矩形l优点优点节省圬工、模板简单、易施工；节省圬工、模板简单、易施工；对水流阻力特别大、易遭冲刷。对水流阻力特别大、易遭冲刷。无水、近水、接近岸边水流流速小、山区无水、近水、接近岸边水流流速小、山区跨谷桥、旱桥跨谷桥、旱桥l缺陷缺陷l适用适用截面方式截面方式园端形园端形l优点：能使水流顺畅地经过桥孔减小冲刷和流水压力，具有圆

10、、矩形的优点。优点：能使水流顺畅地经过桥孔减小冲刷和流水压力，具有圆、矩形的优点。l适用：普通运用于斜交角小于适用：普通运用于斜交角小于15度水中墩。度水中墩。渝合高速公路龙凤溪大桥渝合高速公路龙凤溪大桥 重庆长江大桥复线重庆长江大桥复线江苏南京大胜关长江大桥铁路桥江苏南京大胜关长江大桥铁路桥破冰棱体破冰棱体流冰对桥墩的危害主要表如今大面积流冰对桥墩的撞击力和大面积流冰堆积流冰对桥墩的危害主要表如今大面积流冰对桥墩的撞击力和大面积流冰堆积景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景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0.5 m0.5 m，流水速度流水速度1m

11、/s1m/s左右及有大量漂流物的河道，应在迎水方向设置破冰棱体。左右及有大量漂流物的河道，应在迎水方向设置破冰棱体。无水墩、无水墩、旱桥墩旱桥墩水流不水流不稳定时稳定时 航运忙碌的河道，船只往往因突发缘由引起航行失控，或是因能见度低呵航运忙碌的河道，船只往往因突发缘由引起航行失控，或是因能见度低呵斥船舶与桥墩相撞。桥墩在设计中不但要有一定抵抗船舶冲击荷载的才干，还斥船舶与桥墩相撞。桥墩在设计中不但要有一定抵抗船舶冲击荷载的才干，还要思索采用缓冲安装和维护系统，预防或改动船只冲击荷载的方向或减少对桥要思索采用缓冲安装和维护系统，预防或改动船只冲击荷载的方向或减少对桥墩的冲击荷载，不使其破坏。墩的

12、冲击荷载，不使其破坏。破冰罩破冰罩拱桥重力式桥墩由墩帽、墩身和根底三部分组成。拱桥重力式桥墩由墩帽、墩身和根底三部分组成。受力特点受力特点优点优点梁桥桥墩的顶面设置传力支座，且支座距顶面边缘坚持一定的间隔，而拱桥梁桥桥墩的顶面设置传力支座，且支座距顶面边缘坚持一定的间隔，而拱桥桥墩那么在其顶面的边缘设置呈倾斜面的拱座，直接接受由拱圈传来的压力。桥墩那么在其顶面的边缘设置呈倾斜面的拱座，直接接受由拱圈传来的压力。承载才干大，能就地取材，节约钢材承载才干大，能就地取材，节约钢材缺陷缺陷圬工体积大，自艰苦。圬工体积大，自艰苦。适用适用地基较好、冲刷不大、覆盖层不厚地基较好、冲刷不大、覆盖层不厚的情况

13、下的情况下除承当相邻两跨的竖向反力，普通不承除承当相邻两跨的竖向反力，普通不承当恒载程度推力，或相邻两孔不一样时，当恒载程度推力，或相邻两孔不一样时，只接受经过抵消后尚余的不平衡力。只接受经过抵消后尚余的不平衡力。又称制动墩，作用在于一侧桥孔毁坏时，能又称制动墩，作用在于一侧桥孔毁坏时，能接受单向的恒载程度力，以保证另一侧的拱接受单向的恒载程度力，以保证另一侧的拱桥不会坍塌。桥不会坍塌。单向推力墩单向推力墩普通墩普通墩单向推力墩桥墩向轻型化、机械化方向开展的途径之一桥墩向轻型化、机械化方向开展的途径之一特点特点资料资料u空心墩空心墩不宜用于能够有船舶、不宜用于能够有船舶、冰和漂浮物撞击的河流冰

14、和漂浮物撞击的河流适用适用节省资料节省资料节省模板和支架节省模板和支架减轻桥墩自重减轻桥墩自重钢滑动模板施工钢滑动模板施工高桥墩有利高桥墩有利钢筋混凝土钢筋混凝土混凝土混凝土高度小于高度小于50米米不宜用于流沙大并加不宜用于流沙大并加有大量泥沙的河流有大量泥沙的河流截面方式截面方式圆形空心圆形空心双圆孔空心双圆孔空心园端形中间设隔板园端形中间设隔板园端形空心园端形空心矩形空心矩形空心矩形中间设隔板矩形中间设隔板斜坡：运用各种条件下的桥墩，受力合理、施工方便斜坡：运用各种条件下的桥墩，受力合理、施工方便立面立面直坡：用于墩身不高或某些特殊需求的桥上直坡：用于墩身不高或某些特殊需求的桥上u空心墩空

15、心墩截面方式截面方式u钢筋混凝土实体薄壁墩钢筋混凝土实体薄壁墩不宜用于流速大并夹有大量泥沙的河流或能够有船舶、不宜用于流速大并夹有大量泥沙的河流或能够有船舶、冰、漂流物撞击的河流中冰、漂流物撞击的河流中适用适用一字形一字形箱形箱形宜用于地基土脆弱地域，高度普通不大于宜用于地基土脆弱地域，高度普通不大于7m二、二、 梁桥轻型桥墩梁桥轻型桥墩特点特点构造轻巧构造轻巧可节省圬工约可节省圬工约70%左右左右I形形圬工体积小圬工体积小普通用于中小跨径桥梁上普通用于中小跨径桥梁上资料资料混凝土混凝土浆砌块石浆砌块石钢筋混凝土钢筋混凝土u桩柱式桥墩桩柱式桥墩特点特点线条简捷、明快、美观线条简捷、明快、美观施

16、工方便施工方便节省资料数量节省资料数量柱式桥墩是目前公路桥梁中广泛采用的桥墩型式。特别适用于桥梁宽度较柱式桥墩是目前公路桥梁中广泛采用的桥墩型式。特别适用于桥梁宽度较大的城市桥梁和立交桥；目前公路桥梁中广泛采用。大的城市桥梁和立交桥；目前公路桥梁中广泛采用。相对刚度较大相对刚度较大适用性广适用性广可与桩基配合运用可与桩基配合运用柱间空间小柱间空间小易于阻滞漂流物易于阻滞漂流物截面截面圆形圆形矩形矩形组成组成盖梁盖梁承台、根底承台、根底墩柱墩柱防止用于深水、深根底及漂浮物多，有木筏的河道防止用于深水、深根底及漂浮物多，有木筏的河道上上适用适用宜用于水深不大的浅根底或高桩承台上采用宜用于水深不大的

17、浅根底或高桩承台上采用广泛用于城市、公路、中小跨径铁路旱桥上广泛用于城市、公路、中小跨径铁路旱桥上型式型式l单柱式单柱式单单柱柱式式有水有水: :水流急弯水流急弯, ,流向不定或斜交角大于流向不定或斜交角大于1515无水无水: : 城市弯桥中间墩、天桥城市弯桥中间墩、天桥斜交角小于斜交角小于1515或仅有小漂流物及城市宽桥或仅有小漂流物及城市宽桥漂流物大，防止卡漂流物大，防止卡在柱中间，可在双在柱中间，可在双柱间加隔墙柱间加隔墙404060cm60cm墩身较高时，下部实墩身较高时，下部实体，上部双柱体，上部双柱l双柱式双柱式双双柱柱式式l哑铃式哑铃式哑铃式哑铃式混合双混合双柱式柱式l混合双柱式

18、混合双柱式采用桩根底的柱式桥采用桩根底的柱式桥墩由承台、柱式墩身墩由承台、柱式墩身和盖梁组成，对于上和盖梁组成，对于上部构造为大悬臂箱型部构造为大悬臂箱型截面，墩身可以直接截面，墩身可以直接和梁相接。和梁相接。柱式桥墩钢筋构造柱式桥墩钢筋构造u柔性排架桩墩柔性排架桩墩 由单排或双排的钢筋混凝土桩与钢筋混凝土盖梁衔接而成由单排或双排的钢筋混凝土桩与钢筋混凝土盖梁衔接而成Raftsundet BridgeSpan of 86+202+298+125m特点特点利用构造措施，将上部构造传来的程度力制动力、温度影响力传给利用构造措施，将上部构造传来的程度力制动力、温度影响力传给 各柔性墩台、或相邻刚性墩

19、台各柔性墩台、或相邻刚性墩台减少单个柔性墩所遭到的程度力，从而减小桩墩截面的目的减少单个柔性墩所遭到的程度力，从而减小桩墩截面的目的适用适用低浅宽滩河流、通航要求低和流速不大的水网地域建筑小跨径桥时采用低浅宽滩河流、通航要求低和流速不大的水网地域建筑小跨径桥时采用要求墩高要求墩高557m7m，跨径，跨径16m20mH20m重力式墩重力式墩桥墩弹性变形桥墩弹性变形dzEIMMh01地基沉降不均产生的刚性转动地基沉降不均产生的刚性转动H22、拱桥重力式桥墩受力特点、拱桥重力式桥墩受力特点u特点特点1 1：要根据详细情况思索台后自动被动；：要根据详细情况思索台后自动被动；u特点特点2 2：顺桥程度推

20、力及其效应组合与施工过程亲密相关；：顺桥程度推力及其效应组合与施工过程亲密相关；控制组合方式：控制组合方式：永久作用：相邻两孔作用永久作用：相邻两孔作用可变作用：一孔大跨满布可变作用：一孔大跨满布最大不平衡推力最大不平衡推力验算强度、抗滑移、验算强度、抗滑移、抗倾覆稳定性、抗倾覆稳定性、单向推力墩构造验算单向推力墩构造验算3、重力式桥台受力特点、重力式桥台受力特点u特点特点1 1：要根据详细情况思索台后自动被动土压力；：要根据详细情况思索台后自动被动土压力；u特点特点2 2：要思索车辆荷载引起的土侧压力；：要思索车辆荷载引起的土侧压力；u特点特点3 3：不思索风、流水、冰、撞击等作用；：不思索

21、风、流水、冰、撞击等作用；其他计算验算工程与桥墩根本一样。其他计算验算工程与桥墩根本一样。4、重力式墩台的验算、重力式墩台的验算验算工程：强度应力、偏验算工程：强度应力、偏 心距、抗滑移、抗心距、抗滑移、抗 倾覆稳定、墩顶位倾覆稳定、墩顶位移移验算工程：资料力学方法；验算工程：资料力学方法；墩台验算差别：鉴于外力均可合墩台验算差别：鉴于外力均可合 成，故梁桥、成，故梁桥、 拱桥重力式拱桥重力式墩墩 台验算大体相台验算大体相 同，区别仅在同，区别仅在于于 外荷载作用稍有差外荷载作用稍有差别。别。墩身强度验算墩身强度验算验算截面验算截面桥墩强度验算桥墩强度验算计算方法：资料力学方法计算方法：资料力

22、学方法计算内容：作用效应组合顺、横桥向计算内容：作用效应组合顺、横桥向N、 H 、M验算截面强度验算截面强度墩身强度验算墩身强度验算偏心距的偏心距的e0e0验算验算抗剪强度验算抗剪强度验算验算情况：不平衡推力较大时验算情况：不平衡推力较大时验算位置：桥墩控制截面，拱座底截面验算位置：桥墩控制截面，拱座底截面假设不满足，那么反算面积假设不满足，那么反算面积A A，增大，增大尺寸尺寸 eNMe0其他验算其他验算如墩台帽部分承压、悬臂帽梁抗弯抗剪强度等。如墩台帽部分承压、悬臂帽梁抗弯抗剪强度等。地基承载力和偏心距的验算地基承载力和偏心距的验算地基承载力的验算地基承载力的验算 WMAN假设假设N作用在

23、基底截面中心内作用在基底截面中心内时：时：假设假设N作用在基底截面中心外作用在基底截面中心外时：时：基底不能接受拉应力基底不能接受拉应力要思索基底应力重分布要思索基底应力重分布横桥方向：横桥方向：顺桥方向：顺桥方向：地基承载力和偏心距的验算地基承载力和偏心距的验算基底偏心距的验算基底偏心距的验算e过大过大基底不均匀沉陷大基底不均匀沉陷大限制限制e0整体稳定性验算整体稳定性验算抗倾覆稳定性验算抗倾覆稳定性验算目的：防止在程度推力作用下墩台绕边缘倾覆目的：防止在程度推力作用下墩台绕边缘倾覆稳定系数：稳定系数：抗滑动稳定性验算抗滑动稳定性验算目的：防止墩台沿基底滑动目的：防止墩台沿基底滑动稳定系数：

24、稳定系数：)()(0iiiiihHeFFxMMK倾稳cifcKHFKi计算构件：计算构件： 帽盖梁【受弯构件】帽盖梁【受弯构件】 墩柱【受弯构件】墩柱【受弯构件】盖梁计算盖梁计算9.2.3 桩柱式桥墩计算要点桩柱式桥墩计算要点构造：盖梁与桩柱刚接构造：盖梁与桩柱刚接刚架刚架计算图式计算图式l当线刚度当线刚度K K盖盖/K/K墩墩55线刚度线刚度EI/lEI/l时时略去墩柱对盖梁转动约束，视盖梁为悬臂梁或延续梁略去墩柱对盖梁转动约束，视盖梁为悬臂梁或延续梁进展内力计算进展内力计算按延续梁计按延续梁计按简支梁或双悬臂梁计按简支梁或双悬臂梁计盖梁性质盖梁性质深受弯梁特点：深受弯梁特点：不符合平截面假

25、定按普通梁计算会低估应力，得出偏于不符合平截面假定按普通梁计算会低估应力，得出偏于不平安的结果；不平安的结果；不会出现斜拉破坏构造方面与普通不会出现斜拉破坏构造方面与普通RCRC梁有所不同；梁有所不同； 绝大多数盖梁跨高比绝大多数盖梁跨高比L/hL/h在在3 35 5之间，属于深梁；当之间，属于深梁；当L/hL/h大于大于5 5时，按普通时，按普通RCRC、PCPC构件计算。构件计算。深受弯构件深受弯构件构造有特殊要求构造有特殊要求当当 时，盖梁称为深梁时，盖梁称为深梁（连续）简支5 . 2)(2hL当当 时，盖梁称为短梁时，盖梁称为短梁（连续）简支5 . 2)(2hL等效等效l当线刚度当线刚

26、度K K盖盖/K/K墩墩55时时按刚架计最常见按刚架计最常见 为便于计算、合理思索桩为便于计算、合理思索桩土相互作用，桩基入土深度到达土相互作用，桩基入土深度到达h h后后h=3h=35d5d，d d为桩径，即可视为固结。为桩径，即可视为固结。作用计算作用计算l可变作用：车道荷载、人群、冲击等；可变作用：车道荷载、人群、冲击等；l永久作用：盖梁自重、上部恒载、预应力；永久作用：盖梁自重、上部恒载、预应力；l施工吊装荷载：思索动力系数，施工吊装荷载：思索动力系数，1.21.2；内力计算及其组合内力计算及其组合l计算活载反力计算活载反力RPRP活载内力计算活载内力计算纵向反力影响线纵向反力影响线RPRP加载加载l荷载横向布置荷载横向布置l绘制盖梁支点、跨中截面内力影响线绘制盖梁支点、跨中截面内力影响线l计算各主梁反力计算各主梁反力RpiRpi内力内力l计算各主梁横向计算各主梁横向mimil绘制各主梁横向影响线绘制各主梁横向影响线l计算计算Rpi=miRpRpi=miRpl计算盖梁活载内力计算盖梁活载内力盖梁内力影响线加载盖梁内力影响线加载RpiRpi恒载内力计算恒载内