桥梁工程第8章-桥梁墩台课件

1、第八章 桥梁墩台8.2 桥墩墩台的构造和设计8.3 桥墩计算8.4 桥台计算8.5 石砌重力式桥墩计算示例8.1 概述8.1 概述 桥墩、桥台为桥梁的下部结构，是桥梁的重要组成部分之一。 桥梁墩台的主要作用是承受上部结构传来的荷载,并将它及本身自重传给地基。 桥墩支承相邻的两孔桥跨，居于桥梁的中间部位。 桥台居于全桥的两端，它的前端支承桥跨,后端与路基衔接，起着支挡台后路基填土并把桥跨与路基连接起来的作用。一、墩台的作用与要求 桥梁墩台除承受上部结构的作用力外，桥墩还受到风力、流水压力及可能发生的冰压力、船只和漂流物的撞击力，桥台还需承受台背填土及填土上车辆荷载产生的附加侧压力。 因此，桥梁墩

2、台不仅本身应具有足够的强度、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等也都提出一定的要求。 二、墩台的组成 桥梁墩(台)主要由墩(台)帽、墩(台)身和基础三部分组成。组成墩台帽墩台身基础8.2 墩（台）的构造和设计一、桥墩的类型与构造1、重力式桥墩2、轻型桥墩空心式桥墩桩柱式桥墩柔性桥墩薄壁桥墩框架式桥墩1、重力式桥墩(实体式桥墩) 实体重力式桥墩是一实体圬工墩，主要靠自身的重量（包括桥跨结构重力）平衡外力，从而保证桥墩的强度和稳定。 优点：取材方便，施工简易，养护工作量小，对抵抗外界不利因素如撞击、侵蚀的能力较强，在中、小跨桥梁，尤其是铁路桥梁中常被采用。 缺点：工

3、程量大、自重大。因而对地基承载力的要求也较高，基础工程量也往往随之增大。 适合于修建在地基承载力较高、覆盖层较薄、基岩埋深较浅的地基上。（1）梁桥重力式桥墩 梁桥重力式桥墩由墩帽、墩身和基础三部分组成。墩帽顺桥向的墩帽最小宽度b1 :墩帽 一般情况下，墩帽的纵桥向宽度,对于小跨径桥梁不得小于80cm，中等跨径桥梁不得小于100cm,大跨径桥梁则视上部结构类型而定。 横桥向的墩帽最小宽度b2 : 墩帽是直接支承桥跨结构，应力较集中，因此对大跨径的重力式桥墩墩帽厚度一般不小于0.5m，中小跨梁桥也不应小于0.4m，并设有50100mm的檐口。 桥梁墩帽内应设置构造钢筋,钢筋直径一般为816mm,采

4、用间距为1525cm的网格布置。另外，在支座支撑垫板的局部范围内设置1 2层钢筋网,其平面分布尺寸约为支撑垫板面积的2倍,钢筋直径为812mm,网格间距为510cm。 墩身 墩身是桥墩的主体，重力式桥墩墩身的顶宽，对于小跨径而言，不宜小于80cm；对于中等跨径桥梁，不宜小于100cm；对特大、大跨径桥的墩身顶宽，视上部结构类型而定。侧坡一般采用20:1 30:1，小跨径桥梁的桥墩也可以采用直坡的形式。 按墩身横截面形式的不同，常见的重力式桥墩可分为矩形墩、圆端形墩、圆形墩 。 它的外形简单，施工方便、圬工数量较省。但对水流的阻力很大，引起局部冲刷较大。一般用于无水或静水处。在水流影响小或不通航

5、河流上的桥墩，或靠近河岸的桥墩、也可采用这种形式。矩形墩 圆端形墩 它的截面是矩形两端各接一个半圆，施工稍麻烦，但较适合水流通过，可减少局部冲刷。一般用于水流斜交角小于15的桥梁,是水中桥墩使用最广泛的一种形式。 其截面为圆形，圬工较多，且施工较麻烦,但其流水特性较前两种形式好。一般用于河流急弯、流向不固定或与水流斜交角大于15的桥梁。 圆形墩 墩身通常采用混凝土浇筑或者采用浆砌块石和料石，也可以使用混凝土预制块砌筑。 石砌桥墩应采用不低于MU30号的石材，大、中桥采用M7.5以上的砂浆砌筑，小桥涵使用不低于M5号砂浆砌筑。 混凝土桥墩便于机械化施工，多用C20或C20以上混凝土浇筑，并可掺入

6、不多于其体积20%的片石。 混凝土预制块桥墩的预制块件应采用不低于C25混凝土制作，用不低于M5水泥砂浆砌筑，砌缝厚度不大于1.0cm。 （2）拱桥重力式桥墩普通墩一般不承受恒载水平推力单向推力墩 （2）拱桥重力式桥墩 拱桥重力式桥墩也由墩帽、墩身及基础三部分组成。与梁桥桥墩不同的是：梁桥桥墩的顶面设置传力的支座，且支座距顶面边缘保持一定的距离；而拱桥桥墩则在其顶面的边缘设置呈倾斜面的拱座。 （2）拱桥重力式桥墩墩帽 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。 当桥墩两侧的孔径不等，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，桥墩墩身可在推力小的一侧变坡，一般

7、为20:130:1。 （2）拱桥重力式桥墩墩身 对于等跨双向墩的顶宽，当采用石砌墩时，可按拱跨的1/201/10估算，并不小于80cm，随跨径的增大而采用较小的比值； 混凝土墩可按拱跨的1/251/15估算，墩身两侧的坡比一般为20:130:1（竖：横），墩身的平面形状在其两端常做成圆端形或尖端形，无水的岸墩也可做成矩形。2、轻型桥墩（1）梁桥轻型桥墩 当地基土质条件较差时，为了减轻地基的负担，或者为了减轻墩身的重量，节约圬工材料，常采用各种形式轻型桥墩。 在梁桥中，通常采用空心式桥墩、柱式桥墩、柔性桥墩、薄壁式墩等几种类型的轻型桥墩。 2、轻型桥墩（1）梁桥轻型桥墩空心式桥墩 采取空心墩的形

8、式通常基于两个目的： 一是为了减少圬工数量，在截面和自重已经足够承担及平衡外力的条件下镂空中心部分； 另一种目的是为了削减墩身的自重，或地震时有较小的惯性力，或减轻软弱基底的负荷。空心式桥墩的截面形式有圆形、圆端形、长方形等。 空心墩的壁厚应根据设计和施工的要求来选定，对于钢筋混凝土不宜小于30cm，对于素混凝土不小于50cm。墩身立面侧坡通常为30:120:1。 考虑到温度应力等的影响，墩身一般均应加设护面钢筋，从而减少墩内外温差。陆上墩身在离地面5m以上部分应设置交错的通风孔与泄水孔，直径不小于20cm，以减少内外温差和排水。 空心墩每隔一定高度设置一段横隔板，对空心结构的抗扭有明显作用，

9、对薄壁的稳定也有帮助。 设置横隔板对滑模施工比较困难，因此目前的趋势是尽量不设或少设。对于40m以上的高桥墩，或壁厚与半径之比小于1：10时应按610m的间距设置横隔板。 2、轻型桥墩（1）梁桥轻型桥墩桩柱式桥墩 柱式桥墩一般可分为独柱、双柱和多柱式、哑铃式以及混合双柱式等形式，它可以根据桥宽的需要以及地物地貌条件任意组合。柱式桥墩由承台、柱式墩身和盖梁组成，对于上部结构为大悬臂箱形截面，墩身可以直接与梁相接。单柱式桥墩：适用于水流与桥轴斜交角大于15的桥梁，或者河流急弯、流向不固定的桥梁。双柱式或多柱式桥墩：适用于在水流与桥轴斜交角小于15，仅有较小的漂流物或轻微的流冰河流中。哑铃式桥墩：适

10、用于在有较多的漂流物或较严重的流冰河流上，当漂流物卡在两柱之间可能发生危险或有特殊要求有较严重的漂流物或流冰的河流上,当墩身较高时,可把高水位以上的墩身做成双柱式，高水位以下的部分做成实体式的混合双柱式墩，这样既减少了水上部分的圬工体积，也增加了抵抗漂流物的能力。 柱式桥墩采用能承受弯矩的盖梁来代替实体式桥墩上的墩帽。盖梁横截面的形状一般为矩形或T形(或倒T形)，底面形状有直线形和曲线两种。 盖梁高度一般为梁宽的0.81.2倍，悬臂端厚度不小于30cm。盖梁长度应大于上部构造两边梁（或边肋）之间的距离，并应满足上部构造安装时的要求。设置橡胶支座的桥墩，支座下应设置钢筋网以分布应力。各截面尺寸与

11、配筋需通过计算确定。 当用横系梁加强桩柱的整体性时，横系梁的高度可取为桩（柱）直径的0.81.0倍，宽度可取为桩（柱）直径的0.60.8倍。 横系梁一般不直接承受外力,可不做内力计算,按横截面积的0.1配置构造钢筋，横系梁的四角应设置直径不小于16mm的纵向钢筋，并同时设置直径不小于8mm的箍筋，箍筋间距不应大于横系梁的短边尺寸或400mm。构造筋伸入桩内并与桩内主筋连接。2、轻型桥墩（1）梁桥轻型桥墩柔性桥墩 柔性排架桩墩是由单排或双排的钢筋混凝土桩与钢筋混凝土盖梁连接而成。其主要特点是，可以通过一些构造措施，将上部结构传来的水平力（制动力、温度影响力等）传递到全桥的各个柔性墩台，或相邻的刚

12、性墩台上，以减少单个柔性墩所受到的水平力，从而达到减小桩墩截面的目的。 多跨长桥采用柔性墩时宜分成若干联。两个活动支座之间或刚性桥台与第一个活动支座之间称为一联。每联设置一个刚性墩(台)，刚性墩宜布置在地基较好和地形较高的地方。一联长度的划分视地形、构造和受力情况而定。 2、轻型桥墩（1）梁桥轻型桥墩薄壁桥墩 薄壁桥墩是一种新型桥墩，一般以钢筋混凝土为材料，其截面形式有一字形、工字形、箱形以及适用于高墩较大跨径的双薄壁墩等。 双薄壁墩是在墩位上有两个相互平行的墩壁主梁刚结(或铰结)的桥墩。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。 下图为虎门大桥辅航道桥，是150m+

13、270m+150m三跨连续一刚构桥两个江中墩采用双薄壁墩。墩高约30m，箱形截面,箱壁与梁内横隔板联为一体。2、轻型桥墩（1）梁桥轻型桥墩框架式桥墩 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件组成平面框架代替墩身，支承上部结构，必要时可做成双层或多层的框架。2、轻型桥墩（2）拱桥轻型桥墩 与梁桥上的桩柱式桥墩的主要差别是：在拱桥墩顶部分设置拱座。当拱桥跨径在10m左右时，常采用两根直径为1m的钻孔灌注桩；跨径在20m左右时，可采用两根直径为1.2m或三根直径为1m的钻孔灌注桩；跨径在30m左右时，可采用三根直径为1.21.3m的钻孔灌注桩。8.2 墩（台）的构造和设计二、桥台的类型

14、与构造1、重力式桥台2、轻型桥台梁桥轻型桥台拱桥轻型桥台支撑梁轻型桥台薄壁轻型桥台加劲土桥台八字形轻型桥台U型轻型桥台背撑式桥台3、其他形式桥台1.重力式桥台 重力式桥台也称实体式桥台，它主要靠自重来平衡台后的土压力。桥台台身多用石砌、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。1.重力式桥台梁桥重力式U形桥台优点：构造简单，可以用混凝土或片、块石砌筑。它适用于填土高度在410m以下或跨径稍大的桥梁；缺点：桥台体积和自重较大；桥台两个侧墙之间填土容易积水，结冰后冻胀，使侧墙产生裂缝。梁桥重力式U形桥台1.重力式桥台拱桥重力式U形桥台 与梁桥U形

15、桥台的差别在于：在尺寸上，拱桥桥台由于承受很大的水平推力，因此一般要比梁桥大；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撑腹拱；拱桥台前墙背坡的坡度改为2:14:1，前坡改为20:130:1或直立。 2.轻型桥台(2)薄壁轻型桥台(1)支撑梁轻型桥台 轻型桥台的形式很多，其主要特点是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。 轻型桥台所用材料大多以钢筋混凝土或少量配筋的混凝土为主。轻型桥台主要用于公路桥梁。 (3)加筋土桥台梁桥轻型桥台 单跨或孔跨不多的小跨径桥，在条件许可的清况下，可在轻型桥台之间或台与墩间，设置35根支撑梁。支撑梁设在冲刷线或河床铺砌线以下。

16、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。此时桥台与支撑梁及上部结构形成四铰框架来受力。 轻型桥台可采用八字式和一字式翼墙挡土，如地形许可，也可做成耳墙，形成埋置式轻型桥台并设置溜坡。 支撑梁轻型桥台薄壁墩轻型桥台 薄壁轻型桥台常用的形式有悬臂式、扶壁式、撑墙式及箱式等。 在一般情况下，悬臂式桥台的混凝土数量和用钢量较高，撑墙式与箱式的模板用量较高。薄壁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。加劲土桥台 对于台后路基填土不被冲刷的中、小跨径桥梁，台高在35m时，可采用加筋土桥台。这类桥台一般由台帽和竖向面板、拉杆、锚碇板及其填料共同组合的

17、台身组成。 加劲土桥台分离式加劲土组合桥台结合式加劲土组合桥台2.轻型桥台 拱桥轻型桥台的工作原理：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抵抗拱的推力,由于土的参与提供了部分抗力,从而使桥台的尺寸大大地小于实体重力式桥台，但此时必须验算由于拱脚位移而在拱圈中产生的不利附加内力的影响。拱桥轻型桥台八字形轻型拱桥桥台由前墙和两侧的八字翼墙构成。 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2141。 翼墙的顶宽一般为40cm，前坡为101，后坡为51。 台后的填土必须分层夯实，做好防护措施，防止受水流侵蚀冲刷。U形轻型拱桥桥台 由前墙和平行

18、于行车方向的侧墙组成，构成U字形的水平截面。 背撑式轻型拱桥桥台 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字形桥台的前墙背后加一道或几道背撑，构成字形、E字形等水平截面形状的前墙。 3.其他形式桥台梁桥其他形式桥台框架式桥台 框架式桥台是一种在横桥向呈框架式结构的桩基础轻型桥台，它所受的土压力较小，适用于地基承载力较低、台身较高、跨径较大的梁桥。 其构造形式有双柱式、多柱式、墙式半重力式和双排架式、板凳式等。双柱式桥台 一般用于填土高度小于5m的情况。当桥梁较宽时，可采用多柱式。 墙式桥台 当填土高度大于5m时，可采用墙式。墙厚一般为0.40.8m，设少量钢筋。 台帽可做成悬

19、臂式或简支式，需要配置受力钢筋。当柱式桥台采用钻孔桩基础并延伸做台身时，可不设承台。对于柱式和墙式桥台一般在基础之上设置承台。 框架式桥台均采用埋置式，台前设置溜坡。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。3.其他形式桥台梁桥其他形式桥台组合式桥台 为使桥台轻型化，桥台本身主要承受桥跨结构传来的竖向力和水平力，而台的土压力由其它结构来承受，形成组合式桥台。 组合的方式很多，如桥台与锚碇板组合、桥台与挡土墙组合，桥台与梁及挡土墙组合、框架式的组合，桥台与挡土墙组合等。a.锚碇板式桥台 锚碇板式桥台是由埋入桥台后填土中的锚碇板和拉杆的抗拔力平衡土压力，二者与立柱挡

20、土板组成共同受力体系，改变桥台受力状况，减少台身内力，一般可比重力式桥台节省圬工50以上。b. 框架式组合桥台 当梁与桥台、挡土墙刚接，则形成框架式组合桥台。框架式组合桥台可以减少土的压力，并保持一定刚度，在地震区常采用这种桥台。特点:框架结构将承受弯矩、轴向力及附带产生的剪力。基底可以连成整体也可以单独支撑柱脚，截面紧凑，尽量保持填土的自然坡度，减少挡土作用，用梁板支撑桥面、横杆、立柱组成桥台骨架。 c. 桥台与挡土墙组合桥台 由轻型桥台支撑上部结构,台后设挡土墙承受土压力的组合式桥台。台身与挡土墙分离,上端做伸缩缝,使受力明确。当地基比较好时也可将桥台与挡土墙放在同一基础之上。3.其他形式

21、桥台拱桥其他形式桥台组合式桥台 组合式桥台由台身和后座两部分组成。 台身基础承受竖向力，一般采用桩基础或沉井基础；拱的水平推力则主要由后座基底的摩阻力及台后的土侧压力来平衡。 台身与后座间应密切贴合,并设置沉降缝,以适应两者的不均匀沉降。在地基土质较差时,后座基础应适当处理,以免后座向后倾斜，导致台身和拱圈的位移和变形。 空腹式桥台 空腹式桥台是前墙、后墙、基础板和撑墙等部分组成。前墙承受拱圈传来的荷载，后墙支撑台后的土压力。在前后墙之间设置撑墙34道，作为传力构件，并对后墙起到保护和对地基板起到加劲作用。最外边的撑墙可以做成梯踏步，供人们上下河岸。空腹可以是敞口的，也可以是封闭的。齿槛式桥台

22、 齿槛式桥台齿槛式桥台是由前桥、侧墙、底板和撑墙几个部分组成。特点：基底面积较大，可以支撑一定的垂直压力；底板下的齿槛可以增加摩阻力和抗滑的稳定性；台背做成斜挡板，利用它背面的原状土和前墙背面的新填 土，共同平衡拱的水平推力；前墙与后墙之间的撑墙可以提高结构的刚度。 一、重力桥墩二、柱式桥墩8.3 桥墩计算8.3 桥墩计算一、重力式桥墩1.作用（荷载）及其组合永久作用：上部结构的恒重对墩帽或拱座产生的支撑反力，包括上部结构混凝土收缩及徐变的作用。桥墩自重，包括在基础襟边上的土重。预加力基础变位作用水的浮力可变作用：作用在上部结构的车道荷载，对于钢筋混凝土柱式墩台应计入冲击力，对于重力式墩台则不

23、计入冲击力；人群荷载；作用在上部结构和墩身上的纵、横向风力；车道荷载制动力；作用在墩身上的流水压力；作用在墩身上的冰压力；上部结构因温度变化而对桥墩产生的附加力；支座摩阻力。偶然作用：地震作用；作用在墩身上的船只或漂浮物的撞击作用。 上述各种作用的计算方法，可参见桥规（JTG D60-2004）中的有关规条文。作用效应组合： 重力式桥墩的作用效应组合主要与墩身所要验算的内容有关。 (1)梁桥重力式桥墩第一种组合 按照在桥墩各截面上可能产生的最大竖向力的情况进行组合。 它是用来验算墩身强度和基底最大应力的。作用效应组合： 第二种组合 按桥墩各截面在顺桥方向上可能产生的最大偏心距和最大弯矩的情况进

24、行组合。它是用来验算墩身强度、基底应力、偏心以及桥墩的稳定性。(1)梁桥重力式桥墩 第三种组合 按桥墩的各截面在横桥的方向上可能产生最大偏心和最大弯矩的情况进行组合。它是用来验算在横桥方向上的墩身强度、基底应力、偏心以及桥墩的稳定性。作用效应组合：(1)梁桥重力式桥墩顺桥向的作用及组合 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,并应考虑由此对桥墩产生的不平衡水平推力、竖向力和弯矩。 作用效应组合：(2)拱桥重力式桥墩顺桥向的作用及组合 在横桥方向作用于桥墩上的外力有风力、流水压力、冰压力、船只或漂浮物的撞击力或地震力

25、等。但是对于公路桥梁，横桥方向的受力验算一般对设计不起控制作用。作用效应组合：(2)拱桥重力式桥墩2.重力式桥墩验算 (1)桥墩墩身强度验算 对于较矮的桥墩，一般验算墩身的底截面和墩身的突变处截面；对于较高的桥墩，沿竖向每隔23m验算一个截面。 内力计算截面强度验算偏心距验算抗剪强度验算(2)墩顶水平位移验算 对于高度超过20m的重力式桥墩，应验算墩顶水平方向的弹性位移。桥规中规定墩顶水平位移的允许极限值为：式中： l相邻墩台间最小跨径的长度（跨径小于25m时，仍以25m计算）； 墩顶计算水平位移值，cm。二、柱式桥墩1.盖梁设计8.3 桥墩计算 桩柱式墩台通常按钢筋混凝土构件设计，盖梁与桩柱

26、刚结呈刚架结构。双柱式墩台,当盖梁的刚度与桩柱的线刚度比大于5时，一般可按简支梁或悬臂梁进行计算和配筋，多根桩柱的盖梁可按连续梁计算；当盖梁计算跨径与梁高之比，对简支梁小于2，对连续梁小于2.5时，应按公桥规作为深梁计算。当线刚度比小于5时，或桥墩承受较大横向力时，盖梁应作为横向刚架的一部分予以验算。(1)作用计算上部构造恒载、盖梁重力及预应力 分别按其在盖梁上可能产生的最不利情况，求出支点的最大反力。车道荷载及人群荷载横向分布的计算，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。 构件吊装时，构件重力应乘以动力系数1.2或0.85，并视构

27、件的具体情况作适当增减。 永久作用可变作用施工吊装荷载(2)内力计算 公路桥梁桩柱式墩台的盖梁通常采用双悬臂式，计算时控制截面选取在支点和跨中截面。 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。 桥墩台沿纵向的水平力及当盖梁在沿桥纵向设置两排支座时，上部结构活载的偏心力对盖梁将产生扭矩，应予以考虑。(3)配筋验算 盖梁的配筋验算方法与钢筋混凝土梁配筋类同，根据弯矩包络图配置受弯钢筋，根据剪力包络图配置斜筋和箍筋。在配筋时，还应计算各控制截面扭矩所需要的箍筋及纵向钢筋。 当跨高比大于5.0时，按钢筋混凝土的一般构件

28、计算。(3)配筋验算 对于简支梁，跨高比为2.0l/h5.0时；连续梁其值为2.5l/h5.0时，按下列方法进行计算。正截面抗弯承载力按下列公式验算：(3)配筋验算钢筋混凝土盖梁的抗剪截面应符合下式要求 ：(3)配筋验算钢筋混凝土盖梁斜截面抗剪承载力计算 ： 钢筋混凝土盖梁两端位于柱外的悬臂部分设有外边梁时，当外边梁作用点至柱边缘的距离（圆形截面柱可换算为边长等于0.8倍直径的方形截面柱）大于盖梁截面高度时，其正截面和斜截面的承载力按桥规（JTG D62-2004）中第5章的有关规定计算。 当边梁作用点至柱边缘的距离等于或小于盖梁截面高度时，则可按桥规（JTG D62-2004）中第8.5.3

29、条“撑杆系杆体系”方法来计算悬臂部分正截面抗弯承载力；斜截面抗剪承载力可按钢筋混凝土的一般受弯构件计算。 钢筋混凝土盖梁的最大裂缝宽度可按桥规（JTG D62-2004）中第6.4.3条的公式计算，但其中系数c3取为 。最大裂缝宽度不应超过桥规（JTG D62-2004）中第6.4.2条规定的限值。跨高比l/h5.0的钢筋混凝土盖梁，可不做挠度验算。二、柱式桥墩2.墩柱设计8.3 桥墩计算 墩柱一般分为刚性和柔性两种。 刚性墩的计算方法和重力式桥墩相仿，其主要计算内容如下：(1)计算永久作用内力 永久作用内力包括上部结构恒载、盖梁、系梁及墩身重力产生的内力效应。2.墩柱设计(2)计算可变作用内

30、力 按设计荷载布置车道及人群荷载，以得到最不利加载位置。 计算墩柱反力的横向分布系数。 求得车道及人群荷载最大墩柱的反力。 计算墩柱沿纵向的水平力。 计算横向水平力。(3)作用效应组合(4)按钢筋混凝土偏心受压构件进行配筋和验算。一、重力桥台计算二、轻型桥台计算8.4 桥台计算8.4 桥台计算一、重力式桥台计算1.作用及其组合 计算重力式桥台所考虑的作用与重力式桥墩的计算基本相同，不同的是，对于桥台还要考虑车辆荷载引起的土侧压力，而不需计入纵、横向风力、流水压力、冰压力、船只或漂浮物的撞击力等。(1)梁桥重力式桥台 作用布置（只考虑顺桥向） 桥台计算时与桥墩一样，也应根据各种可能出现的情况进行

31、作用的最不利组合，而汽车的荷载可以按三种情况布置： 在个别情况下，还要考虑在架梁之前，台后已填土完毕时，在其上布置有施工荷载的情形。 这里要指出的是，在计算台后的土侧压力时，一般按主动土压力计算，其压力的大小与土的压实程度有关。因此，在计算桥台前端的最大应力以及向桥孔一侧的偏心、倾覆和滑动时，按台后填土尚未压实考虑；当计算桥台后端的最大应力以及向路堤一侧的偏心、倾覆与滑动时，则按台后填土已经压实来考虑。 作用组合上部结构重力+计算截面以上的桥台重力+浮力+土侧压力（此组合是验算地基永久荷载作用时的合力偏心距）。上部结构重力+计算截面以上的桥台重力+浮力+作用在桥跨结构上的车道荷载和人群荷载+土

32、侧压力。上部结构重力+计算截面以上的桥台重力+浮力+作用在桥跨结构上的车道荷载和人群荷载+土侧压力+制动力。上部结构重力+计算截面以上的桥台重力+浮力+作用在桥跨结构上的车道荷载和人群荷载+土侧压力+支座摩阻力。上部结构重力+计算截面以上的桥台重力+浮力+土侧压力（包括作用在破坏棱体上的车辆荷载所引起的土侧压力）。上部结构重力+计算截面以上的桥台重力+浮力+土侧压力（包括作用在破坏棱体上的车辆荷载所引起的土侧压力）+支座摩阻力。(2)拱桥重力式桥台 作用布置（只考虑顺桥向） 桥上布置车道荷载及人群荷载，使拱脚水平推力达到最大值，温度上升，制动力向路堤方向，台后按已填土压实来考虑土侧压力，使桥台

33、有向路堤方向偏移的趋势。台后破坏棱体上有车辆荷载，桥跨上无车道荷载及人群荷载，温度下降，台后按未压实土考虑土侧的压力，拱圈材料收缩作用使桥台有向桥跨方向偏移的趋势。上部结构重力+计算截面以上的桥台重力+浮力+土侧压力+混凝土收缩作用（此组合是验算地基承受永久荷载作用时的偏心距）。上部结构重力+计算截面以上的桥台重力+浮力+土侧压力（包括作用在破坏棱体上的车辆荷载所引起的土侧压力）+混凝土收缩作用。上部结构重力+计算截面以上的桥台重力+浮力+土侧压力（包括作用在破坏棱体上的车辆荷载所引起的土侧压力）+混凝土收缩作用+温度下降作用。(2)拱桥重力式桥台 作用组合上部结构重力+计算截面以上的桥台重力

34、+浮力+作用在桥跨结构上的车道荷载和人群荷载+土侧压力+混凝土收缩作用。上部结构重力+计算截面以上的桥台重力+浮力+作用在桥跨结构上的车道荷载和人群荷载+土侧压力+混凝土收缩作用+向路堤方向的制动力+温度上升作用。(2)拱桥重力式桥台 作用组合2.桥台验算 桥台的台身强度、偏心距、基底承载力以及桥台稳定性验算和桥墩相同。但只做顺桥方向的验算。如果U形桥台两侧墙的宽度不小于同一水平截面前墙全长的0.4倍，桥台台身截面强度验算时，应把前墙和侧墙作为一个整体来考虑其受力；否则，台身前墙应按独立的挡土墙进行验算。一、重力式桥台计算1. 梁桥轻型桥台（带支撑梁的梁桥轻型桥台）结构特点： 上部结构与台帽锚

35、固，下部设支撑横梁，利用上部结构和下面的支撑横梁作为桥梁墩台间的上下水平支撑，使墩台、桥跨结构、支撑横梁形成一个整体四铰钢构体系共同受力。二、轻型桥台计算台身作为单宽竖梁的强度验算 验算在台后填土压力作用下的台身强度。 荷载布置的最不利状况是桥上无汽车荷载，台后填土破坏棱体上有车辆荷载。计算跨径H1、跨中截面弯矩M与跨中截面竖向力N计算如下 式中：H1计算跨径（m）； H0桥跨结构与支撑梁间的净距（m）； d支撑梁的高度（m）； c桥台背墙的高度（m）。 1. 梁桥轻型桥台式中：M跨中截面弯矩； e1对于那个计算跨径H1填土产生的土压力强度，三角形分布； e2台后破坏棱体上车辆荷载的等代土层产

36、生的土压力强度，矩形分布。式中：N跨中截面竖向力； N1桥跨结构在单位宽度桥台上的结构重力； N2单位宽度台帽重力； N3在验算截面以上单位宽度台身重力。按以上计算的M、N进行截面偏心受压强度验算。剪力跨径为H0，下端支点的剪力最大，其计算如下式为对应剪力跨径下端填土及车辆荷载产生的土压力强度，按直接受剪进行抗剪强度验算。 桥台自身平面内弯曲强度验算 在横桥方向把桥台连同翼墙和基础视作一根支撑在弹性地基上的有限长梁，计算在自身平面内的弯矩，验算其抗弯强度。 计算中一般认为桥台和基础自重引起地基梁的弯曲在施工过程中已完成,不产生弯矩。上部结构的结构重力和汽车荷载均作为均布、连续、对称荷载作用于弹

37、性地基梁上，在梁的中点产生的最大弯矩为：式中：a地基梁变形系数； P作用于桥台上的均布荷载（桥跨结构均布重力与计为均布的车道荷载）。A、B、C、D为双曲线函数值，脚标B1、L/2表示当xB1、xL/2时按x查得的函数值。式中：K0地基土弹性抗力系数，一般由试验确定，无试验资料时，可按表7-3查用； b地基梁宽度，即桥台基础顺桥向宽度； E地基梁（桥台）弹性模量； I桥台（包括基础）顺桥向竖剖面惯性矩，假定整个地基梁的I值不变。表7-3 非岩石类的弹性抗力系数序号土的分类K0 （kN/m3）1流塑粘性土IL1，淤泥（10-20）1042软塑粘性土0.5IL1，粉砂（20-45）1043硬塑粘性土

38、0IL0.5，细砂、中砂（45-65）1044坚硬、半坚硬粘性土IL0，粗砂（65-100）1045砂砾、角砂砾、圆砂砾、碎石、卵石（100-130）1046密实粗砂夹卵石（130-200）104B1、L/2的含义如图8-34所示，L4时，桥台可看作支撑在弹性地基上的有限长梁。图8-34 桥台作为弹性地基梁验算图示2. 拱桥轻型桥台二、轻型桥台计算 轻型桥台主要用于小跨径拱桥。 认为桥台在拱的推力作用下，仅发生绕基底重心轴向路堤方向的转动，实际观测的水平位移很小，可以忽略不计。此时，台后土体进入被动受压状态，土压力按静止土压力与土抗力之和计算。(1)计算的基本假设桥台转动使拱背和台背产生水平位

39、移，拱脚处水平位移最大；认为台后填土的弹性土抗力系数为常数，土抗力最大值产生在拱脚处，以Pk表示，拱背和台背的土抗力按三角形上下分布。将拱跨按三铰拱考虑，拱背部分土抗力在拱脚处单位宽度产生的水平力为1/3fPk（f为拱桥计算矢高）(2)计算方法判断 根据以上基本假设，首先要判断桥台在最不利组合作用下，是否符合向路堤方向转动的基本要求。 若MC0，则桥台将产生转动。当MC0时，说明桥台向河心方向转动，此时应修改桥台尺寸，减薄台身，以减少XV和a以及G；当MC0时，桥台向路堤方向转动，符合假设要求，可以继续进行计算。图8-35拱桥轻型桥台计算图示(3)台后弹性土抗力计算 桥台绕着C点的转动，使基础

40、底面产生竖向压缩变形，产生竖向土抗力。 (4)轻型桥台验算水平位移验算台口截面抗剪验算台身截面强度验算 台身截面按偏心受压构件验算。由于精确的确定最大内力截面位置很复杂，所以近似用最大弯矩截面代替，其误差很小。 拱脚处土体稳定性验算8.5 石砌重力式桥墩计算示例一、荷载计算1.上部结构 上部结构标准跨径30m,计算跨径29.5m，双车道净宽7m，两边人行道净宽各1.0m 。 每孔上部结构自重： 沥青混凝土桥面铺装厚80mm 0.0872312.880kN 桥面铺装防水层厚10mm 0.017302.100 kN 5片梁重4208.888 kN（不包括梁顶整平层或三角垫，如需要应另计） 人行道、

41、栏杆及缘石重360.000 kN 合计4583.868 kN 自重反力 Re=Rr=2291.934 kN2.公路级汽车荷载及人群荷载图8-37 车道荷载纵向布置（尺寸单位：m）图8-38车道荷载横向布置（尺寸单位：m）（1）汽车荷载 两跨有荷载，在右跨左支点设集中荷载Pk 均布荷载 qk=10.5kN/m 集中荷载 当 5m时， =270 kN；当 50m时， =360 kN。当5m 50m时， =2（ +130），故 =29.5m时， =2（29.5+130）=319 kN。左反力右反力反力合力顺桥向偏心弯矩 M=（1075.35-309.75）0.5/2=191.4 kNm横桥向偏心弯矩

42、 M=1385.100.55=761.81 kNm （2）人群荷载人群荷载两跨均设有荷载，每侧qp=3.0 kN/m，3.墩帽和墩身自重图8-39 桥墩结构图4.墩身底竖向荷载效应标准值墩身底竖向荷载效应标准值如表8-4。表8-4 墩身底竖向荷载效应标准值 上部结构墩帽与墩身汽车荷载人群荷载R（kN）2291.934309.75088.500R（kN）2291.9341075.35088.500自重（kN）2043.300纵向偏心弯矩（kNm）191.400横向偏心弯矩（kNm）761.810项目效应5.风荷载风荷载按JTG D60-2015公路桥涵设计通用规范（以下简称通规）和JTG/T D

43、60-01公路桥梁抗风设计规范（以下简称抗风规范）计算。 上部结构高度为2m，每跨迎风面积为Awh=230=60m2，上部结构风荷载标准值Fwh为： 上部结构风荷载对墩身底弯矩为：Mwh=84.957（1/22+0.047+6.5）=641.170kNm（2m为梁高，0.047m为支座高度，6.5m为墩帽和墩身高度）。（4）风荷载效应合计 风荷载效应汇总如表8-5所示。 表8-5 墩身底风荷载效应标准值 风向和部位风荷载效应横桥向纵桥向上部墩帽墩身墩帽墩身风压(kN)84.9570.3073.6816.49777.959墩身底弯矩(kNm)641.1701.91810.47740.606232

44、.3636.纵向力 纵向力中温度、混凝土收缩和徐变作用，等跨简支梁（非连续桥面）的桥墩，两排支座相互对消（每个墩顶设两排橡胶支座和一个伸缩装置）。 制动力按通规规定为加载长度上总重力的10%，桥墩承受加载长度229.5=59m上制动力之半。本桥为双向两车道，采用一个车道的汽车重力。按通规表4.3.5，计入制动力时不计流水压力。取用165kN。 制动力作用于支座中心，对墩身底力臂为：6.5+0.047/2=6.524m。 制动力对墩身底弯矩 M=1656.524=1076.46kNm。二、墩身底截面按承载能力极限状态验算按通规规定，承载能力极限状态基本效应组合表达式为：1、结构自重竖向力，汽车、

45、人群荷载竖向力及其纵横向弯矩，纵向风荷载弯矩，制动力弯矩等作用效应（不计横向风荷载弯矩）组合图8-40 墩身截面偏心矩计算（尺寸单位：mm）（4）偏心矩验算 偏心矩计算如图8-40所示。截面重心至偏心方向边缘距离 e/s=192.7/897.4=0.210.6，符合规定。ex=Md,t/Nd=1066.534/10077.592=0.1058m=105.8 mmey=Md,l/Nd=1623.442/10077.592=0.161m=161 mmmm（5）墩身底截面承载能力极限状态验算ex=Md,t/Nd=1066.534/10077.592=0.1058m=105.8mm ey=Md,l/N

46、d=1623.442/10077.592=0.161 m=161 mm,m=8.，x=5250mm，y=750mm。 x和y为构件x方向、y方向的长细比，在x和y计算式中，对变截面柱（墩身），其回转半径近似的取平均截面的回转半径。在长细比的回转半径计算中，为便于区别，下角码加注，即在下角码加者指平均截面。2、结构自重竖向力，汽车、人群荷载竖向力及其纵横向弯矩，横向风荷载弯矩，制动力弯矩等作用效应（不计纵向风荷载弯矩）组合（1）竖向力 （2）纵向弯矩（绕x轴） （3）横向弯矩（绕y轴）（4）偏心矩验算 偏心矩按规范表4.0.9验算（图8-39） ex=Md,t/Nd=1605.725/10077

47、.592=0.159m=159 mm ey=Md,l/Nd=1398.243/10077.592=0.139m=139 mm截面重心至偏心方向边缘距离mme/s=211/1139.5=0.190.6，符合规定。（5）墩身底截面承载能力极限状态验算三、地基承载力验算 地基承载力验算按正常使用状态短期效应组合采用；同时考虑作用效应的偶然组合（不包括地震作用）。 基础如图8-39所示，采用C25混凝土。地基为一般粘性土，容许承载力420kPa。1、 竖向力 地基承载力验算的竖向力及其偏心距，可按表8-7的数据再加基础自重。基础自重为：（1.910.9+2.311.3）0.524=560.4kN（图8

48、-39），基础自重不产生偏心弯矩。 2、 横桥向弯矩 上部结构风荷载对基底弯矩Mwh=84.957（1/22+0.047+6.5+0.5+0.5）=726.127kNm（见表8-5，括号内2m为梁高，0.047m为支座高度，6.5m为墩帽和墩身高度，0.5m为基础每一台阶高度）。 墩帽风荷载对基底弯矩Mwh=0.307（1/20.5+6+0.5+0.5）=2.226kNm（见表8-5，括号内1/20.5为墩帽半高，6m为墩身高度，0.5m为基础每一台阶高度）。 墩身风荷载对基底弯矩Mwh=3.6811/36（21.1+1.5）/（1.1+1.5）+0.5+0.5=14.158kNm（见表7-5

49、，6m为墩身高度，0.5m为基础每一台阶高度）。3、顺桥向弯矩 顺桥向不计桥面系及上承式梁所受风荷载。 墩帽风荷载对基底弯矩Mwh=6.497（1/20.5+6+0.5+0.5）=47.103kNm（见表8-5，括号内1/20.5为墩帽半高，6m为墩身高度，0.5m为基础每一台阶高度）。 墩身风荷载对基底弯矩Mwh=77.9591/36（210.1+10.5）/（10.1+10.5）+0.5+0.5=310.322kNm（见表8-4，6m为墩身高度，0.5m为基础每一台阶高度）。 制动力对基底弯矩M=165（0.047/2+6.5+0.5+0.5）=1241.378kNm（0.047m为支座高度，6.5m为墩帽与墩身高度，0.5m为基础每一台阶高度）。基底荷