桥梁知识讲座4

1、桥梁设计概念知识讲座第第4 4讲：桥梁下部讲：桥梁下部周口鑫通公路设计院2011年2月桥梁墩台主要由墩台帽、墩台身和基础三部分组成。桥梁墩台主要由墩台帽、墩台身和基础三部分组成。桥墩是指多跨桥梁中的中间支承结构物。桥墩除了承受上桥墩是指多跨桥梁中的中间支承结构物。桥墩除了承受上部结构产生的竖向力、水平力和弯矩外，还承受着风力、部结构产生的竖向力、水平力和弯矩外，还承受着风力、流水压力及可能发生的地震力、冰压力、船只和漂流物的流水压力及可能发生的地震力、冰压力、船只和漂流物的撞击力。撞击力。桥台设置在桥梁两端。桥台除了支承桥跨结构外，还衔接桥台设置在桥梁两端。桥台除了支承桥跨结构外，还衔接两岸接

2、线路堤，既要能挡土护岸，又要能承受台背填土及两岸接线路堤，既要能挡土护岸，又要能承受台背填土及台后车辆荷载所产生的附加侧压力。台后车辆荷载所产生的附加侧压力。桥墩墩台不仅自身应有足够的强度、刚度和稳定性，而且桥墩墩台不仅自身应有足够的强度、刚度和稳定性，而且对地基的承载能力、沉降量、地基与基础之间的摩阻力也对地基的承载能力、沉降量、地基与基础之间的摩阻力也提出一定要求。提出一定要求。桥梁下部桥梁下部桥墩按构造可分为：实体墩、空心桥墩按构造可分为：实体墩、空心墩、柱式墩、框架墩等。墩、柱式墩、框架墩等。按受力特点可分为：刚性墩和柔性按受力特点可分为：刚性墩和柔性墩。墩。按截面形状可分为：矩形、圆

3、形、按截面形状可分为：矩形、圆形、圆端形、尖端形及各种形状组合而圆端形、尖端形及各种形状组合而成的桥墩。成的桥墩。墩身侧面可垂直，也可以是斜坡式墩身侧面可垂直，也可以是斜坡式或台阶式。或台阶式。桥墩类型与构造桥墩类型与构造按截面形状可分为：矩形、圆形、圆端形、尖端形及各种形按截面形状可分为：矩形、圆形、圆端形、尖端形及各种形状组合而成的桥墩。状组合而成的桥墩。墩身侧面可垂直，也可以是斜坡式或台阶式。墩身侧面可垂直，也可以是斜坡式或台阶式。桥墩类型与构造桥墩类型与构造实体桥墩由一个实体结构组成，按截面尺寸及质量可实体桥墩由一个实体结构组成，按截面尺寸及质量可分为重力式桥墩和轻型桥墩。分为重力式桥

4、墩和轻型桥墩。重力式桥墩主要靠自身的重力（包括上部结构重力）重力式桥墩主要靠自身的重力（包括上部结构重力）平衡外力，从而保证桥墩的强度和稳定性。平衡外力，从而保证桥墩的强度和稳定性。特点：自身刚度大、具有较强的抗撞击能力。具有较特点：自身刚度大、具有较强的抗撞击能力。具有较大的阻水面积。适合建造在承载力较高、覆盖层较浅大的阻水面积。适合建造在承载力较高、覆盖层较浅、基岩埋深较浅的地基上。、基岩埋深较浅的地基上。桥墩类型与构造桥墩类型与构造轻型薄壁桥墩一般采用钢筋混凝土结构。其墩身厚度约为墩轻型薄壁桥墩一般采用钢筋混凝土结构。其墩身厚度约为墩高的高的1/101/151/101/15（中小桥一般为

5、（中小桥一般为60100cm60100cm）。）。特点：抵抗冲击能力较差，不适宜用在流速较大且夹带有大特点：抵抗冲击能力较差，不适宜用在流速较大且夹带有大量泥沙的河流或可能有船舶、冰块漂流物撞击的河流当中。量泥沙的河流或可能有船舶、冰块漂流物撞击的河流当中。适合于地基较差的中小跨径桥梁上。适合于地基较差的中小跨径桥梁上。桥墩类型与构造桥墩类型与构造桥梁实体墩台帽的厚度，特大、大跨径桥梁不应小于桥梁实体墩台帽的厚度，特大、大跨径桥梁不应小于0.5m0.5m，中、小跨径桥梁不应小于中、小跨径桥梁不应小于0.4m0.4m。墩台帽内应设置构造钢筋。墩台帽内应设置构造钢筋。墩台帽出檐宽度宜为墩台帽出檐宽

6、度宜为0.050.10m0.050.10m。支座边缘至墩台身顶部边缘的最小距离可按下表采用。支座边缘至墩台身顶部边缘的最小距离可按下表采用。桥墩类型与构造桥墩类型与构造 桥向跨径l（m）顺桥向横桥向圆弧形端头矩形端头L1500.30.300.5050L1500.250.250.4020L500.200.200.305L200.150.150.20支座边缘至墩台身顶部边缘的最小距离（支座边缘至墩台身顶部边缘的最小距离（m m）实体桥墩侧坡可采用实体桥墩侧坡可采用2020：130130：1 1，小跨径桥梁的桥墩也可，小跨径桥梁的桥墩也可采用直坡。采用直坡。实体桥墩墩身顶宽，小跨径桥梁（重力式）不宜

7、小于实体桥墩墩身顶宽，小跨径桥梁（重力式）不宜小于0.8m0.8m，轻型墩不宜小于轻型墩不宜小于0.6m0.6m，中跨径桥梁不宜小于，中跨径桥梁不宜小于1.0m1.0m，特大、大，特大、大跨径桥梁视上部构造而定。跨径桥梁视上部构造而定。 实体桥墩实体桥墩结构物种类材料最低强度等级砌筑砂浆最低强度等级大、中桥墩台及基础、轻型墩台MU40石材C25混凝土（现浇）C30混凝土（预制块）M7.5小桥墩台、基础MU30石材C20混凝土（现浇）C25混凝土（预制块）M5公路圬工桥涵结构物所使用的材料最低强度等级公路圬工桥涵结构物所使用的材料最低强度等级空心墩：为了构造上的处理或者为了获取较大的截面几何空心

8、墩：为了构造上的处理或者为了获取较大的截面几何特性，有时需要较大的墩身截面，在满足截面强度和刚度特性，有时需要较大的墩身截面，在满足截面强度和刚度的前提下，为了减少桥墩自身结构重力，减少材料用量，的前提下，为了减少桥墩自身结构重力，减少材料用量，节省工程造价，将桥墩内部挖空，形成空心薄壁墩。节省工程造价，将桥墩内部挖空，形成空心薄壁墩。空心墩壁厚约为墩高的空心墩壁厚约为墩高的1/101/151/101/15，常采用钢筋混凝土结，常采用钢筋混凝土结构。空心墩墩顶和墩底一般设置有一定长度的实体段，实构。空心墩墩顶和墩底一般设置有一定长度的实体段，实体部分和空心部分一般设置有一定长度的倒角。为了降低

9、体部分和空心部分一般设置有一定长度的倒角。为了降低薄壁墩身内外的温差、减少水浮力或避免冻胀，一般在薄薄壁墩身内外的温差、减少水浮力或避免冻胀，一般在薄壁墩墩身上设置通风及排水孔。为保证空心薄壁墩自身的壁墩墩身上设置通风及排水孔。为保证空心薄壁墩自身的稳定和施工方便，一般在适当间距设置水平隔板。通常做稳定和施工方便，一般在适当间距设置水平隔板。通常做法对法对40m40m以上墩高，不论壁厚如何，均按以上墩高，不论壁厚如何，均按610m610m间距设置横间距设置横隔板。空心薄壁墩需按计算配筋。隔板。空心薄壁墩需按计算配筋。桥墩类型与构造桥墩类型与构造柱式墩一般柱式墩一般可分为独柱可分为独柱、双柱和多

10、、双柱和多种等形式。种等形式。特点：线条特点：线条简洁、明快简洁、明快、美观，节、美观，节省材料，施省材料，施工方便，目工方便，目前公路桥梁前公路桥梁中广泛采用中广泛采用。柱式墩和排架式墩柱式墩和排架式墩排架式墩是由单排或双排的钢筋混凝土桩和盖梁连接而成，排架式墩是由单排或双排的钢筋混凝土桩和盖梁连接而成，其主要特点是能将上部结构传来的水平力（温度力、制动力其主要特点是能将上部结构传来的水平力（温度力、制动力等）传递到刚性墩台上，以减少柔性墩所承受的水平力，从等）传递到刚性墩台上，以减少柔性墩所承受的水平力，从而达到减小桥墩截面的目的。而达到减小桥墩截面的目的。排架墩一般用于墩高小于排架墩一般

11、用于墩高小于57m57m，跨径小于，跨径小于13m13m的桥梁上。单排的桥梁上。单排排架墩的墩高不超过排架墩的墩高不超过45m45m。大于。大于5m5m时，采用双排排架墩。桩时，采用双排排架墩。桩一般采用预制的混凝土方桩，截面为一般采用预制的混凝土方桩，截面为2540cm2540cm的矩形。的矩形。 排架式墩排架式墩框架式桥墩采用钢筋混凝土或预应力混凝土等压挠和挠曲构框架式桥墩采用钢筋混凝土或预应力混凝土等压挠和挠曲构件组成的平面框架作为墩身支承上部结构。包括件组成的平面框架作为墩身支承上部结构。包括X X、Y Y、V V型型墩。墩。特点：结构轻巧美观，给桥梁建筑增添了艺术造型。同时使特点：结

12、构轻巧美观，给桥梁建筑增添了艺术造型。同时使主梁跨径缩短，有利于降低桥梁高度。但结构比较复杂。主梁跨径缩短，有利于降低桥梁高度。但结构比较复杂。此外、桥墩还应该考虑桥墩防撞和桥墩造型美观。此外、桥墩还应该考虑桥墩防撞和桥墩造型美观。框架式桥墩框架式桥墩桥台按其形式分重力式台、轻型桥台、框架式台和组合桥台按其形式分重力式台、轻型桥台、框架式台和组合式桥台。式桥台。桥台桥台重力式桥台依据桥梁跨径、桥台高度及地形条件的不同有多重力式桥台依据桥梁跨径、桥台高度及地形条件的不同有多种形式，常用的类型有种形式，常用的类型有U U型台、埋置式桥台、八字式桥台和型台、埋置式桥台、八字式桥台和一字式桥台。一字式

13、桥台。重力式桥台重力式桥台U U型台由前墙、两型台由前墙、两侧侧墙、台帽、侧侧墙、台帽、基础组成，平面基础组成，平面上呈上呈U U型。型。U U型台适用于填土型台适用于填土810m810m高度的中等高度的中等跨径桥梁。跨径桥梁。U U型台型台U U型台前墙顶面宽度不宜小于型台前墙顶面宽度不宜小于0.50m0.50m，其任一水平截面的，其任一水平截面的宽度，不宜小于该截面至墙顶的宽度，不宜小于该截面至墙顶的0.400.40倍。倍。U U型台侧墙顶面宽度不宜小于型台侧墙顶面宽度不宜小于0.50m0.50m，其任一水平截面的，其任一水平截面的宽度，对于片石砌体不宜小于该截面至墙顶的宽度，对于片石砌体

14、不宜小于该截面至墙顶的0.400.40倍；倍；块石、粗料石砌体或混凝土不宜小于块石、粗料石砌体或混凝土不宜小于0.350.35倍；如桥台内倍；如桥台内填料为中、粗砂或砂砾时，则上述两项可分别减为填料为中、粗砂或砂砾时，则上述两项可分别减为0.350.35和和0.300.30倍。倍。当当U U型桥台两侧墙宽度之和不小于同一水平截面前墙全长型桥台两侧墙宽度之和不小于同一水平截面前墙全长的的0.400.40倍时，可按倍时，可按U U型整体截面验算截面强度。当型整体截面验算截面强度。当U U型桥型桥台前墙设有沉降缝时，应按独立墙验算截面强度。台前墙设有沉降缝时，应按独立墙验算截面强度。路基填土与路基填

15、土与U U型桥台侧墙的搭接长度不宜小于型桥台侧墙的搭接长度不宜小于0.75m0.75m。U U型台型台埋置式桥台台身为圬工砌体，台帽及耳墙采用钢筋混凝土。埋置式桥台台身为圬工砌体，台帽及耳墙采用钢筋混凝土。由于台身埋入土中，利用台前锥坡产生的土压力来抵消台后由于台身埋入土中，利用台前锥坡产生的土压力来抵消台后的土压力，增加桥台的稳定性。的土压力，增加桥台的稳定性。埋置式桥台适合于埋置式桥台适合于68m68m的中等跨度桥梁。的中等跨度桥梁。埋置式桥台埋置式桥台台身两侧为独立的翼墙，一般将台身与翼墙分开，其间设台身两侧为独立的翼墙，一般将台身与翼墙分开，其间设变形缝。当台身与翼墙斜交时则为八字式桥

16、台，台身与翼变形缝。当台身与翼墙斜交时则为八字式桥台，台身与翼墙在同一平面时则为一字式桥台。墙在同一平面时则为一字式桥台。八字式和一字式适用于桥台高度不高、河岸稳定的中小跨八字式和一字式适用于桥台高度不高、河岸稳定的中小跨径桥梁。径桥梁。八字式和一字式桥台八字式和一字式桥台轻型桥台构造特点是利用钢筋混凝土结构的抗弯能力来轻型桥台构造特点是利用钢筋混凝土结构的抗弯能力来减小圬工体积而使桥台轻型化。减小圬工体积而使桥台轻型化。常用的轻型台形式有墙式、扶壁式和支撑梁式。常用的轻型台形式有墙式、扶壁式和支撑梁式。轻型桥台的常用于跨径不大于轻型桥台的常用于跨径不大于13m13m，桥长不大于，桥长不大于2

17、0m20m，桥，桥孔不多于三孔的桥梁当中。桥台的墙厚不小于孔不多于三孔的桥梁当中。桥台的墙厚不小于0.6m0.6m。轻型桥台轻型桥台框架式桥台是一种在横向呈框架式结构的桩基础桥台。框架式桥台是一种在横向呈框架式结构的桩基础桥台。包括柱式、肋板式和排架式。包括柱式、肋板式和排架式。柱式台适用于柱式台适用于56m56m以下大中跨径桥梁，肋板式适用于以下大中跨径桥梁，肋板式适用于1012m1012m以下大中跨径桥梁。以下大中跨径桥梁。 框架式桥台框架式桥台基础基础基础按埋置深度可分为浅基础（扩大基础）和深基础基础按埋置深度可分为浅基础（扩大基础）和深基础（桩基础）。（桩基础）。实体墩台基础的扩散角（

18、刚性角），对于片石、块石实体墩台基础的扩散角（刚性角），对于片石、块石和料石砌体，当采用强度等级为和料石砌体，当采用强度等级为M5M5的砂浆砌筑时，不的砂浆砌筑时，不应大于应大于3030；当采用；当采用M5M5以上的砂浆砌筑时，不应大于以上的砂浆砌筑时，不应大于3535；对于混凝土，不应大于；对于混凝土，不应大于4040。对浅基础应进行地基承载力验算、抗倾覆和抗滑动验对浅基础应进行地基承载力验算、抗倾覆和抗滑动验算。算。基础基础桩基础按承载形状分为摩擦桩和端承桩。桩基础按承载形状分为摩擦桩和端承桩。摩擦桩：桩顶荷载主要由桩侧阻力承受，并考虑桩端阻力。摩擦桩：桩顶荷载主要由桩侧阻力承受，并考虑桩

19、端阻力。端承桩：桩顶荷载主要由桩端阻力承受，并考虑桩侧阻力。端承桩：桩顶荷载主要由桩端阻力承受，并考虑桩侧阻力。按施工方法可分为钻孔灌注桩和挖孔灌注桩、沉桩。按施工方法可分为钻孔灌注桩和挖孔灌注桩、沉桩。钻孔灌注桩适用于各类土层（包括碎石类土和岩石层）。但在钻孔灌注桩适用于各类土层（包括碎石类土和岩石层）。但在淤泥及可能发生流沙的土层，宜先做试桩。淤泥及可能发生流沙的土层，宜先做试桩。挖孔桩适用于无地下水或地下水量不多的且不易塌孔的地层。挖孔桩适用于无地下水或地下水量不多的且不易塌孔的地层。沉桩适用于粘性土、砂土及碎石类土。沉桩适用于粘性土、砂土及碎石类土。基础基础同一桩基中，不宜同时采用摩擦桩和端承桩；不宜采用直径不同一