支座、基础(第四章)讲稿

1、第四章 桥梁支座、墩台与基础1第四章 桥梁支座、墩台与基础桥梁支座、墩台与基础 4.1 桥梁支座 4.2 桥墩和桥台 4.3 桥梁基础 第四章 桥梁支座、墩台与基础24.1 桥梁支座4.1.1 支座的作用和要求4.1.2 支座的布置 4.1.3 支座的类型与构造4.1.4 支座的设计与计算第四章 桥梁支座、墩台与基础34.1.1 支座的作用和要求n作用：v把上部结构的各种荷载传递到墩台上；v适应活载、温度变化、混凝土收缩与徐变等因素所产生的变位（位移和转角）；v使上、下部结构的实际受力情况符合设计的计算图式。 第四章 桥梁支座、墩台与基础4n工厂定型产品：支座选型和必要的验算n分类v固定支座：

2、传递竖向力，允许上部结构在支座处能自由转动但不能水平移动。v活动支座：多向活动支座（纵向、横向均可自由移动）单向活动支座（仅一个方向可自由移动） 第四章 桥梁支座、墩台与基础54.1.2 支座的布置n铁路、公路简支梁桥支座布置图4-1-2公路简支梁桥支座布置图4-1-1铁路简支梁桥支座布置1、简支梁桥：一端固定，另一端活动。n固定支座的布置原则：v桥跨结构：使梁的下缘在制动力的作用下受压，例如布置在行车方向的前方。v桥墩：使制动力的方向指向桥墩中心，使墩顶圬工在制动力作用下受压而不受拉。v桥台：使制动力的方向指向堤岸，使墩台顶部圬工受压，并能平衡一部分台后土压力。第四章 桥梁支座、墩台与基础7

3、2、连续梁桥v每联只设一个固定支座。v为避免梁的活动端伸缩缝过大，固定支座宜置于每联的中间支点上。v若墩身较高，则应考虑避开，或采取特殊措施，以避免墩身承受水平力过大。 第四章 桥梁支座、墩台与基础8连续梁桥支座布置图 4-1-3 连续梁桥支座布置3、曲线连续桥v影响梁的内力分布，应能充分适应曲梁的纵、横向自由转动和移动。v采用球面支座，且为多向活动支座。v中间常设单支点支座，仅在一联梁的端部（或桥台上）设置双支座，以承受扭矩。v有意将曲梁支点向曲线外侧偏离，可调整曲梁的扭矩分布。 第四章 桥梁支座、墩台与基础10曲线连续桥支座布置图 4-1-4 曲线连续梁支座布置RN3ON1L1L2N2N1

4、内侧L4N4L3RL3中心线外侧第四章 桥梁支座、墩台与基础114、桥梁位于坡道上v固定支座设在较低一端，使梁体在竖向荷载沿坡道方向分力的作用下受压，抵消一部分竖向荷载产生的梁下缘拉力；v平坡时，固定支座宜设在主要行车方向的前端。 第四章 桥梁支座、墩台与基础124.1.3 支座的类型与构造n简易支座 n钢支座n钢筋混凝土支座 n橡胶支座第四章 桥梁支座、墩台与基础131、简易支座n在梁底和墩台顶面之间设置垫层。n垫层：油毛毡、石棉板、铅板 n跨度10m以下的公路桥，4m以下的铁路板桥。 n在支座部位的梁端和墩台顶面布设钢筋网加强。 第四章 桥梁支座、墩台与基础142、钢支座n靠钢部件的滚动、

5、摇动和滑动来完成支座的位移和转动的。n特点：承载能力强，能适应桥梁的位移和转动的需要，目前仍广泛应用于铁路桥梁。n常用：铸钢支座、特种钢支座。 第四章 桥梁支座、墩台与基础151）铸钢支座n平板支座n弧形支座n摇轴支座n辊轴支座铸钢支座类型示意图图 4-1-5 铸 铁 支 座 类 型 示 意 图(d)(c)(a)(b)下 摆扬 轴底 板上 摆底 板扬 轴上 摆下 摆笛 勾下 摆上 摆第四章 桥梁支座、墩台与基础172）特种钢支座不锈钢或高级合金钢支座，封闭在油箱接触应力的部分进行表面硬化处理转动部分用钢或黄铜成球冠形，在钢制球冠的上、下分别设置聚四氟乙烯板，构成球面（型）支座。第四章 桥梁支座

6、、墩台与基础18高级钢支座图4-1-6克劳兹高级钢支座32DBBhD/70LD/141第四章 桥梁支座、墩台与基础193、钢筋混凝土支座 n摆柱式支座 n混凝土铰第四章 桥梁支座、墩台与基础20摆柱式支座、混凝土铰图4-1-7 混凝土摆柱式支座钢筋混凝土摆柱弧形钢板齿板钢垫板锚固筋图4-1-8 混凝土铰桥台墩台梁体混凝土铰钢筋第四章 桥梁支座、墩台与基础214、橡胶支座、橡胶支座n构造简单、加工方便、节省钢材、造价低、结构高度小、安装方便n适应任意方向的变形（宽桥、曲线桥和斜桥）n橡胶的弹性能消减上、下部结构所受的动力作用，对于抗震十分有利。第四章 桥梁支座、墩台与基础221）板式橡胶支座 n

7、活动机理：利用橡胶的不均匀弹性压缩实现转角 ，利用其剪切变形实现水平位移。n无固定支座与活动支座之分，所有纵向力和水平力由各个支座均匀分配。第四章 桥梁支座、墩台与基础23n加劲层：薄钢板或钢丝网。提高橡胶片的抗压强度和支座的抗压刚度有加劲层：支承反力可达3000KN，适于中等跨径桥梁无加劲层：仅适于小跨径桥梁。第四章 桥梁支座、墩台与基础24板式橡胶支座第四章 桥梁支座、墩台与基础252）盆式橡胶支座n氯丁橡胶块放置在钢制的凹形金属盆内，使橡胶处于有侧限受压状态，提高支座的承载能力。n梁的水平移动：利用填充聚四氟乙烯板与不锈钢板相对摩擦系数小的特点。n梁的转动：通过盆内橡胶块的不均匀压缩来实

8、现。第四章 桥梁支座、墩台与基础26n优点： 结构紧凑、摩擦系数小、承载能力大、重量轻、结构高度小、转动滑动灵活、成本较低，适用于大、中型桥梁。第四章 桥梁支座、墩台与基础27盆式橡胶支座的一般构造第四章 桥梁支座、墩台与基础28盆式橡胶支座示意图第四章 桥梁支座、墩台与基础294.1.4 支座的设计与计算1、支座受力与变位分析n求得支座上所承受的竖向力和水平力、位移和转角。n选定支座的各部尺寸并进行强度、稳定等各项验算。第四章 桥梁支座、墩台与基础302、受力分析n竖向力：结构自重的反力、活载的支点反力及其影响力。n活载的支点反力：最不利位置加载，并计入冲击效应。n上拔力（负反力）：计算支座

9、的最大竖向力和最大上拔力。例如：当连续梁边跨较小而中跨较大时，或桥跨结构承受较大的横向风力时，支座锚栓会受到负反力作用。第四章 桥梁支座、墩台与基础31n水平力：制动力（牵引力）、风力、支座摩阻力或温度变化、支座变形所引起的水平力和其它原因（桥梁纵坡）产生的水平力。n抗震设计：应根据设计的地震烈度，按铁路或公路抗震设计规范的规定进行。第四章 桥梁支座、墩台与基础323、位移分析1）水平位移v纵向位移：温度伸缩位移、混凝土收缩徐变变位、活载作用下梁体下翼缘伸长、下部结构的位移等。v横向位移：温度、混凝土收缩徐变变位、下部结构横向位移、斜桥和弯桥荷载引起的横向变位等。第四章 桥梁支座、墩台与基础3

10、32）梁端转角n结构自重和活载产生的梁端转角、混凝土收缩徐变产生的梁端转角、因下部结构变位产生的梁端转角等。把以上各项支座反力和变位的计算结果按桥规规定组合，可为支座的设计提供计算数据。第四章 桥梁支座、墩台与基础344.1.4 支座的设计与计算一、确定支座的平面尺寸n平面尺寸a*b由橡胶板的抗压强度和梁底部或墩台顶砼的局部承压强度确定：n橡胶板：n砼： jbaNANmbacjRabN/第四章 桥梁支座、墩台与基础35二、确定支座的厚度n板式橡胶支座上的梁，其水平位移要通过橡胶片的剪切变形实现。n橡胶片总厚度与水平位移之间的关系：tgttg第四章 桥梁支座、墩台与基础36n桥规规定橡胶片总厚度

11、不应大于支座顺桥向边长的0.2倍。)(43. 12pggttGabHtTg27 . 0第四章 桥梁支座、墩台与基础37三、验算支座的偏转情况n为确保支座偏转时橡胶与梁底不发生脱空而出现局部承压的现象，必须满足条件：n梁端转角一般为0.0030.005弧度按材力计算。n如果计算结果 ，则必须重新设计尺寸。2aabEtNj2a第四章 桥梁支座、墩台与基础38n支座偏转图式第四章 桥梁支座、墩台与基础39四、验算支座的抗滑稳定性n为保证橡胶支座与梁底或墩台顶面不发生相对滑动，必须满足条件：tGTtpGHNHHNN4 . 14 . 1)(min,第四章 桥梁支座、墩台与基础404.2 桥墩和桥台4.2

12、.1 墩台的作用与要求 4.2.2 桥墩的类型与构造 4.2.3 空心高墩的施工 4.2.4 桥台的类型与构造 4.2.5 墩台的设计与计算 第四章 桥梁支座、墩台与基础414.2.1 墩台的作用与要求 n作用：承受上部结构传来的荷载，并将它及本身自重传给地基。n要求：具有足够的强度、刚度和稳定性，对地基的承载能力、沉降量、地基与基础之间的摩阻力等也都提出一定的要求。n组成：墩（台）帽，墩（台）身，基础。第四章 桥梁支座、墩台与基础424.2.2 桥墩的类型与构造1、重力式桥墩v 实体式桥墩，靠自身的重量来平衡外力而保持其稳定。v墩身比较厚实，可以不用钢筋，而用天然石材或片石混凝土砌筑。 1）

13、梁桥重力式桥墩 n类型：矩形墩、圆端形墩、圆形墩第四章 桥梁支座、墩台与基础432）拱桥重力式桥墩n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水平推力。n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推力，或者当相邻孔不相同时只承受经过互相抵消后消除的不平衡推力。 第四章 桥梁支座、墩台与基础44n单向推力墩又称制动墩 在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，以保证另一侧的拱桥不致遭到倾坍。第四章 桥梁支座、墩台与基础452、轻型桥墩1）梁桥轻型桥墩）梁桥轻型桥墩n空心式桥墩实体墩向轻型化发展的一种较好的结构形式，尤其适用于高桥墩。充分利用材料

14、的强度，节省材料，减轻桥墩自重，减少基础工程量。采用钢滑动模板施工，施工速度快，质量好，节省模板支架。第四章 桥梁支座、墩台与基础46各种轻型桥墩形式第四章 桥梁支座、墩台与基础47空心式桥墩的截面形式第四章 桥梁支座、墩台与基础482）柔性墩n充分发挥桥墩的承载（受压）能力，各墩（台）具有不同的抗剪刚度，用梁使其连接在一起。n多跨桥：两端设置刚性较大的桥台，中间墩均采用柔性墩（其顺桥方向的墩身尺寸很小）；同时全桥除在一个中墩上设置活动支座外，其余墩台均采用固定支座。第四章 桥梁支座、墩台与基础49n作用在桥梁上的水平力将按各墩台的抗剪刚度进行分配。n作用在每个柔性墩上的水平力极小，绝大部分水

15、平力由桥台承担。n桥墩可采用柔性的单排桩墩、柱式墩或其它薄壁式桥墩，达到节省材料、使桥墩轻型化的目的。第四章 桥梁支座、墩台与基础50多跨柔性墩的布置第四章 桥梁支座、墩台与基础51A、桩（柱）式墩n排架桩墩桩式桥墩是将钻孔桩基础向上延伸作为桥墩的墩身，在桩顶浇注盖梁。桩式墩在墩位的横向可以是一根、两根或数根桩。在一个墩台纵向设置一排桩时，称为单排桩墩。如设置两排时称为双排桩。 第四章 桥梁支座、墩台与基础52n柱式墩目前公路桥梁中广泛采用的桥墩形式，特别是在桥宽较大的城市桥和立交桥中，采用这种桥墩既能减轻墩身重量，节约圬工材料，又较美观。第四章 桥梁支座、墩台与基础53柱式桥墩的类型第四章

16、桥梁支座、墩台与基础54B、薄壁墩n钢筋混凝土薄壁墩截面形式：板壁形、I形、箱形、圆形等。n板壁形薄壁墩：构造简单、轻巧、圬工体积少，适用于地基承载力较弱的地区。第四章 桥梁支座、墩台与基础55墩身受压受弯：要配适量的受力钢筋和构造钢筋。薄壁墩：与排架桩墩比较圬工用量多，但对漂流物及流冰的抵抗能力要强此。一字形薄壁墩：在墩位的横向也可做成V形、Y形或其它形状。第四章 桥梁支座、墩台与基础56C、双薄壁墩n在墩位上有两个相互平行的墩壁与主梁刚结（或铰结）的桥墩。n钢筋混凝土双薄壁墩：可增加桥梁刚度，减少主梁支点负弯矩，增加桥梁美观。第四章 桥梁支座、墩台与基础57虎门大桥辅航道桥第四章 桥梁支座

17、、墩台与基础58虎门大桥辅航道桥：墩梁连接构造第四章 桥梁支座、墩台与基础592）拱桥轻型桥墩一般为配合钻孔灌注桩基础的桩柱式桥墩。从外形上看，它与拱桥上的桩柱式桥墩非常相似。主要差别：在梁桥墩帽上设置支座，而在拱桥墩顶部分别设置拱座 。第四章 桥梁支座、墩台与基础604.2.3 空心高墩的施工1、滑升模板n由内外两圈模板构成，在其间浇筑墩壁混凝土。模板高11.5m，安置在支架上。n支架连接到埋在墩壁混凝土中的顶杆上。顶杆与支架间设有千斤顶。利用千斤顶将支架连同模板顶起。第四章 桥梁支座、墩台与基础61n滑升模板以墩身为支架，不需要搭设脚手架。n混凝土的浇筑可随模板缓慢滑升连续不断地进行。n每

18、天浇筑高度可达56m，速度较快。n滑升模板可用于直坡墩身，也可用于斜坡墩身。第四章 桥梁支座、墩台与基础622、爬升模板n模板与滑升模板相似，不同者是支架通过千斤顶支于预埋在墩壁中的预埋件上。n浇筑好的墩身混凝土达到一定强度后，将模板松开，千斤顶上顶，将支架连同模板升到新的位置，模板就位，再灌筑墩身混凝土。n如此循环往复，逐节爬升，每次升高约2m左右。第四章 桥梁支座、墩台与基础633、翻升模板n特殊钢模板，由三层模板组成一个基本单元，并配有随模板升高的混凝土接料平台（工作平台）。n当浇筑完上层模板的混凝土后，将最下层模板拆除翻上来并成为第四层模板。n以此类推，循环施工。n能够用于有坡度的桥墩

19、，近年来应用较多。第四章 桥梁支座、墩台与基础644.2.4 桥台的类型与构造 1、重力式桥台n实体式桥台，靠自重来平衡台后的土压力。n台身多用石砌、片石混凝土或混凝土等圬工材料建造，并采用就地建造施工方法，适合于砂石料来源丰富的桥梁工点选用。n常用类型：T形桥台、矩形桥台、U形桥台、埋式桥台、耳墙式桥台等第四章 桥梁支座、墩台与基础65重力式桥台一般构造第四章 桥梁支座、墩台与基础66nT型桥台 主要用于铁路桥，工程量较小，使用广泛，尤其适用于较大的桥跨和较高的路堤。n矩形桥台 形状简单，施工方便，但工程最大，已较少采用。当填土不高、桥跨较小且桥面不宽时可考虑采用。nU形桥台 当桥面较宽或桥

20、跨较小，填土较低时，采用U形桥台较为节省。为公路桥常用形式。第四章 桥梁支座、墩台与基础67n埋式桥台当填土较高时，为减少桥台长度节省圬工，可将桥台前缘后退，使桥台埋入锥体填土中而成的一种桥台形式。n耳墙式桥台在台尾上部用两片钢筋混凝土耳墙代替实体台身并与路堤连接，借以节省圬工。也可设计成埋入式。第四章 桥梁支座、墩台与基础68n重力式桥台的组成由台帽、台身（前墙、胸墙和后墙）及基础等组成。台帽：支承桥跨，设有支承垫石和排水坡，一般用钢筋混凝土做成；台身：承托着台帽，并支挡路堤填土，它一般用石材或片石混凝土做成。第四章 桥梁支座、墩台与基础69桥台上部：应伸入路堤一定深度，以保证桥台和路堤的可

21、靠连接。锥体填土：在路堤前端的填土应按一定坡度做成锥形，称。n主要尺寸桥台全长、填土高度、埋置浓度及台身平面尺寸等。台帽的主要尺寸要求与桥墩类似。第四章 桥梁支座、墩台与基础702、轻型桥台n主要特点：利用结构本身的抗弯能力来减少圬工体积而使桥台轻型化。n所用材料：钢筋混凝土或少量配筋的混凝土。n主要用于公路桥梁。第四章 桥梁支座、墩台与基础711）薄壁轻型桥台常用的形式：悬臂式、扶壁式、撑墙式及箱式等。悬臂轻型桥台的优点与薄壁墩类同，可依据桥台高度，地基强度和土质等因素选定。第四章 桥梁支座、墩台与基础72薄壁轻型桥台第四章 桥梁支座、墩台与基础732）支撑梁轻型桥台n单跨或孔跨不多的小跨径

22、桥，在条件许可的情况下，可在轻型桥台之间或台与墩间，设置35根支撑梁。n支撑梁设在冲刷线或河床辅砌线以下。梁与桥台设置锚固栓钉，使上部结构与支撑梁共同支撑桥台承受台后土压力。第四章 桥梁支座、墩台与基础74n此时桥台与支撑梁及上部结构形成四铰受力框架。n轻型桥台可采用八字式和一字式翼墙挡土，如地形许可，可做成耳墙，形成埋置式轻型桥台并设置溜坡。第四章 桥梁支座、墩台与基础753）框架式桥台n一种在横桥向呈框架式结构的桩基础轻型桥台，n所受的土压力较小，适用于地基载力较低、台身较高、跨径较大的梁桥。n构造形式：双柱式、墙式、半重力式和双排架式、板凳式等。第四章 桥梁支座、墩台与基础76A、双柱式

23、桥台 n框架式桥台均采用埋置式，台前设置溜坡。n为满足桥台与路堤的连接，在台帽上部设置耳墙，必要时在台帽上方两侧设置挡板。第四章 桥梁支座、墩台与基础77双柱式桥台与墙式桥台第四章 桥梁支座、墩台与基础78B、组合式桥台n桥台本身主要承受桥跨结构传来的竖向力和水平力，而台后土压力由其它结构来承受，形成组合式桥台。 n组合方式：桥台与锚定板组合，桥台与挡土墙组合，桥台与梁及挡土墙组合，框架式的组合，桥台与重力式后座组合等。第四章 桥梁支座、墩台与基础79锚定板桥台构造第四章 桥梁支座、墩台与基础804.2.5 墩台的设计与计算一、墩台的设计荷载及其组合 1、重力式桥墩 按在桥墩各截面上可能产生的最大竖向力的情况进行组合。（双孔重载）第四章 桥梁支座、墩台与基础81验算墩身强度和基底最大应力。在相邻两跨满布活载的一种或几种，必要时还可布置附加荷载（如制动力等）以产生墩身或基底最大压应力。第四章 桥梁支座、墩台与基础82公路桥墩活载布置图式x（c）单孔重载图4-2-16 公路桥墩活载布置图式（b）单孔轻载（a）双孔重载铁路桥墩活载布置图式第四章 桥梁支座、墩