桥梁下部结构之桥梁墩台作用与要求

桥梁下部结构之桥梁墩台作用与要求

授课人：王智超土木工程与力学学院第五篇桥梁墩台第一章桥梁墩台的构造与设计1-1桥梁墩台概述1-2梁桥墩台1-3

拱桥墩台--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------第一节桥梁墩台概述一、桥梁墩台的作用与要求

桥梁墩台是桥墩和桥台的合称，是支承桥梁上部结构的结构物，它与基础统称为桥梁下部结构，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。安全耐久、造价低、易维护且成本低、施工方便且工期短、美学上的要求等。二、桥梁墩台的基本组成与类型1.基本组成一般由墩(台)帽(或拱座)、墩(台)身和基础三部分组成。2.墩台的基本类型

桥梁上最常用、最基本的墩台类型，总体上可分为重力式墩台和轻型墩台两种。1)重力式墩台主要特点：墩、台身比较厚实，以自身重力（及桥跨重力）平衡外力，获得强度与稳定性；可以不配置钢筋，用天然石材或片石混凝土砌筑；刚度大、防撞能力强；适用于：地基承载力高、浅基岩；在砂石料方便的地区；流冰、漂浮物较多的河流中。主要缺点：圬工体积较大，因而其自重和阻水面积也较大，对地基要求较高。2)轻型墩台主要特点：自重小、节省圬工；刚度小，受力后允许在一定的范围内发生弹性变形；抗冲击能力差；以钢筋混凝土和少量配筋的混凝土为主，也有一些轻型墩台可用石料砌筑。外形轻巧美观，是目前公路桥梁中广泛采用的墩台型式之一，特别是在较宽较大的城市立交桥和高架桥中。

墩台选用时必须根据桥位处的地形、地质、水文和施工条件等因素综合考虑确定。3.墩台的基础及分类

墩台基础是桥梁墩台结构直接与地基接触的部分，主要承受墩台身传来的荷载。

常用的墩台基础分为以下几类：①浅埋基础(刚型和柔性扩大基础)；②深基础(桩基础和沉井基础)③深水基础。桥梁基础工程发展到今天，已经不受水文地质条件的控制，但由于基础工程在地面以下或水中，增加工程的复杂程度。在施工中，应根据基础的不同形式而采取相应的施工措施。在桥梁的总体设计中，下部结构的选型对整个设计方案有较大的影响。合理的选型会使上、下部结构协调一致、轻巧美观。近年来我国建造的桥梁，下部结构的造型也有了显著的变化，反映在向着轻型、薄壁、注意造型的方向发展。对于城市立交桥、高架桥下部结构的选型就更应显示出桥梁美学的功能。受力第二节梁桥墩台一、梁桥桥墩的构造构造实体墩空心墩柱式墩框架墩等刚性墩柔性墩截面形式矩形圆形圆端形尖端形施工工艺就地浇(砌)筑桥墩预制安装桥墩多用于无水或静水处多用于水流斜交角小于15°多用于河流急弯、流向不固定或与水流斜交角大于15°1.实体式桥墩按其截面尺寸及重量的不同又可分为实体重力式桥墩和实体轻型桥墩。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。自身刚度大，具有较强的防撞能力，但同时存在阻水面积大的缺陷，比较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）矩形墩（2）圆形桥墩（3）圆端形桥墩1)墩帽的构造及其平面尺寸支座下局部承压，应予加强并有一定厚度，以利传力至墩身；厚≥40cm（中小桥30cm；特大、大跨径桥梁50cm）；砼≥C20，加配构造筋；檐口：宽5～10cm；125~10cm墩帽构造1-支座2-墩帽

顺桥向的墩帽宽度b式中：双排支座：f——相邻两跨支座的中心距；c1——顺桥向支座垫板至墩身边缘最小距离；c2——檐口宽度，50mm～l00mm。

桥向跨径顺桥向(cm)横桥向(cm)圆弧形端头(自支座角量起)矩形端头大桥252540中桥202030小桥151520支座边缘到墩台身边缘的最小距离注：(1)采用钢筋混凝土悬臂式墩台帽时，上述最小距离为支座至墩台帽边缘距离；

(2)跨径100m及以上的桥梁，应按实际情况而定。

顺桥向的墩帽宽度b：单排支座：不等高梁双排支座：

横桥向的墩帽最小宽度B：B=两侧主梁间距(B1)+支座横向宽度(a1)+2cl+2c2多片主梁:箱形梁:B=两边支座中心距(B2)+a1+2cl+2c22)墩身

重力式墩身墩身顶宽≥0.8m/1.0m（小/中桥,大桥视上部结构类型而定）;由块石、浆砌片石、混凝土或钢筋混凝土(≥MU40/30,≥C25/20,≥M7.5/5)等材料建造;因抗倾覆稳定依赖于墩身重力，故不可太小；侧坡：30:1～20:1（小跨且矮墩径可无侧坡）；破冰棱可采用石材(≥MU60)或混凝土预制块镶面（≥C40，在迎水表面埋设钢板或角钢），镶面砌筑的砂浆（≥M20）。≥100cm≤50cm倾斜度为3:1～10:1

实体薄壁桥墩可用钢筋混凝土材料做成，一般不设侧坡。可以显著减少巧工体积，因而被广泛使用于中、小跨径的桥梁中，其抗冲击力较差，不宜用在流速大并夹有大量泥砂的河流，或可能有船舶、冰、漂流物撞击的河流。钢筋混凝土薄壁桥墩

空心桥墩有两种形式：一种为部分镂空实体桥墩，另一种为薄壁空心桥墩。2.空心式桥墩

对于高大的桥墩或位于软弱地基桥位的桥墩，为了减少巧工体积、减轻自重以及减小地基的负荷，可将墩身内部做成空腔体或部分空腔体，形成空心桥墩。它介于重力式桥墩和轻型桥墩之间。钢筋砼构件，配筋率0.5%左右；C20～30；壁厚：30～50cm；宜设水平隔板；40m以上高墩，不论壁厚均设，间距6～10m；墩身表层内应设置钢筋网，其面积≥每米250mm2，间距≤40cm。

部分镂空：端部实体过渡段。

薄壁空心：3.柱（桩裳）式桥购墩柱式彻桥墩死是目除前公妖路桥营梁中勾广泛螺采用哀的桥厕墩型叉式，由承台、柱式墩裳身和盖梁三部视分组成孙，具有光线条简捷、明快、美观，既节省忽材料数佣量又施塔工方便的特点蹈，特别秤适用于宽度毯较大挎的城郑市桥大梁和立交桥。常用膀的柱咬式桥路墩的丹型式巧：单柱式、双柱式、哑铃贝式以及混合目双柱式四护种。盖梁各狗截面尺敌寸与配闯筋需通蛮过受力乓计算确责定：采用的鸡混凝土≥C25；内鹅应设缓箍筋≥8m贵m，间巩距≤20榴cm；两侧鹊面应设辞纵向水沈平钢筋播，直径≥12m汇m，间距≤20谨cm。墩柱虹的核死心截嫂面:为直径60～15义0c抗m的圆技形或奔矩形锐、六仁角形醉等,采用C2凡0～C3叨0的钢弱筋混伸凝土;竖向受樱力钢筋何的直径贞应≥12m惰m，配筋暂率应≥0.4葡%，箍的筋≥6mm。桩(或柱)的横系煎梁截面门高度和硬宽度：取0.8～1.败0倍的治桩(或0.6～0.驼8倍的恒柱)直径或饼矩形墩退柱纵桥壮向边长投；横系意梁一般蚊不直接壁承受外抚力，可乏不作内超力计算滑配筋，轨其截面讨构造钢叫筋配筋泛率≥0.1倒%，截茅面四喘角应逼设置顷直径≥16m仓m的纵霉向钢沈筋，使并设崖直径≥8mm的箍拾筋，火箍筋篇间距≤横讲系梁该的短挤边尺阻寸或40叛cm。构造要转点：柔性排袄架桩墩由成排奇的钢筋袜混凝土腊桩顶端细连以钢蒸筋混凝即土盖梁院而成。4.柔性垮排架期桩墩墩高4.0～5.0m墩高≥5.0m特点：材料享用量围省，具修建附简单独，施燃工速葱度快惧，但揭其缺治点是必用钢堡量大融，使办用高六度和梅承载藏能力躬都受碗到一靠定的钟限制撑。对于钻孔灌匪注桩排瓣架墩，其楚桩的逐直径≤90c哭m，桩界间距≥2.5倍的乘成孔丢直径，其庙盖梁耕的宽演度一老般比聪桩径龟大10～20c镰m，高度行根据受工力计算延和构造左要求而阳确定。对于预制杰钢筋目混凝身土方扑桩排合架墩，其潮桩的闭截面竟尺寸笛与桩雹长有漏关。桩长≤10m时，横静截面尺果寸为30c闲m×纽奉30稍cm;桩长叔在10～14m时，为35c睛m×3退5cm;桩长＞15m时，采欣用40c新m×4宾0cm。桩间距≥3倍桩纷边长，一随般为1.5～2.嘴0m，盖梁强一般晚为矩斥形截设面，缘瑞高度荷在40～50c巨m，单磨排架斧桩墩惊盖梁乐的宽击度采蔽用60～80c绞m。柔性冻排架欠桩墩祝在构号造上笼应注抚意以剧下几免点:5.框架控式桥命墩框架清墩的段墩身怜是采喊用受力明其确的压陈弯和挠兔曲构件饺组成的还平面框城架。在横而桥向可持以做成筒双层或攀多层的丑空间框线架受力拳体系；塑在桥梁支纵、横俩向可建捧成V形、Y形或X形的墩托身结构爽，在现酒代混凝你土梁桥显中较常说采用。V形桥墩摘和Y形桥墩211a)1-预制梁2-接头211b)特点：减轻倍墩身捷重量估，节辟约圬炊工材咬料，稠较美尽观。愿刚度损较大功，适跳用性殿广，灿并可绸与桩疾基配鼻合使丑用。缺点：模板工允程较复财杂，柱先间空间品小，易挺于阻滞罗漂浮物适用素：多在水贺深不大通的浅基荐础或高浅桩承台胃上采用惩，而避蓝免在深麦水，深熟基础及挽漂浮物亲多，有话木筏的稻河道上跃采用。二、梁结桥桥台评的构造梁桥潜桥台福从构竭造上雾可分茎为重力界式桥挎台、轻型桥擦台和组合精式桥片台三种类民型。1.重力呢式桥钥台重力式拒桥台主她要靠自巾身重力叮来平衡开台后的侨土侧压纪力，桥滑台台身配一般由互巧工材相料采用济就地浇(砌)筑施颜工建汇成。钞常用定的种疲类有重力葱式U形桥磁台等。台帽:1)对于大桥，预制贫≥C30，现浇≥C2罢5,小桥，预制着≥C2加5，现浇≥C20；2)厚度，滩对于大跨径册≥50c去m，对物于中小窄跨径羞≥40异cm。台身:2.轻型桥猪台常用的坦轻型桥储台可分谊为:设有镇支撑掘梁的参轻型怎桥台、框架式享轻型桥辫台以及薄壁友轻型恭桥台等几厌种类辩型。1）设孙有支怠撑梁排的轻拆型桥两台按照脑翼墙修的形娇式和饥布置窝方式精可分黄为:一字零形轻威型桥犬台、八字型形轻图型桥岛台、耳墙允式轻字型桥猴台。台墙锣厚度蜓≥60稼cm支撑牵梁应柏设于催铺砌咏层或果冲刷钻线以院下，报中距蜻宜为2～3m瘦,截面炸尺寸怒≥20樱cm纹×3肌0c气m适用于蕉跨径≤13m、桥都孔≤3孔的沿梁(板)桥。2)框架碧式桥宰台适用于宋地基承甩载力较答低、台瞧身较高粪、跨径悟较大的熄梁桥。常用鞭的构琴造形缸式有最三种:肋板式燃桥台、柱式饿桥台、构架删式桥嗓台。肋板式隆桥台:台身高度≥10店m时,设置光系梁损，盖种梁、僻系梁柜和耳辈墙采能用的茶混凝易土≥C2夏5，肋毒板厚泄度在40～80c偿m,混凝土≥C2斥0。柱式桥南台：用于填土咳高度承＜5m的桥比台，撑柱间泼不需育设置烤系梁语。构架式鱼桥台:它既晓比柱纪式桥惰台具迷有更担好的睡刚度与，又筐比肋县板式豪桥台芽更节普省巧句工用烛量,可用误于填土高迎度＞5m的桥台情。3)钢筋于混凝蚊土薄制壁桥蛾台悬臂式扶壁式撑墙式箱式扶壁间照距为2.奥5～3.5招m4)实体祖埋置唱式桥捉台适用芦：桥头为辜浅滩，岸溜坡受敲冲刷较糖小且路杂堤填土恩高度达8m以上的左多跨桥蜂的高桥弹台。耳墙三长度≤3～4m，厚度邪为15～30桨cm，后端涝高度为50c俊m,前端况高度图为100～25奔0c穴m，应将役主筋伸爷入台帽和借以锚意固。采肺用的混秤凝土≥C2咱5，台身湿和基础亲为M7虾.5浆砌MU今40块石，溜扣坡表换面宜行采用M5浆砌MU晴30片石作铺砌振护坡。组合式筹桥台是雹由主要搂承受桥控跨结构吊传来的尊竖向力恩和水平桑力的台射体，与词承受台译后土压衡力的其户他结构坦组合而防成。常因用的型杯式有加筋土远桥台、过梁勾式框租架桥机台以及台墙下隔离眼桥台。3.组合式知桥台1)加筋土掏桥台适用于蒙台高5～6m的跨线得桥或台岩位不受霸河水冲曲刷的中慎、小跨摆径桥。（分离式）（结合式）2)过梁式脉框架组栏合桥台3)台墙厕隔离牢组合单桥台第三节垮拱桥狠墩台一、拱话桥桥墩碗的构造1.重力式膏桥墩b1≥80从cm，混涉凝土b1=1/痛15～/2固5拱跨卡，石侄砌b1=1乔/1要0～/20拱跨墩身乳两侧运斜面耗坡可输为20尼:1～30妈:12.轻型桥鸟墩拱桥训的轻牵型桥裁墩有桩柱被式桥灾墩和斜撑服式桥晒墩几种类滤型，目市前所用召的拱桥博轻型桥慎墩，一救般为配号合钻孔累灌注桩货基础的为柱式桩算墩。当拱桥弯跨径在10m左右胸时，怠常采鸦用两拴根直耳径为10喜0c渔m的钻孔民灌注桩;跨径在20该m左右时梦可采用狗两根直爷径为12兆0c暂m或三根乒直径为10沫0c贸m的钻孔么灌注桩;跨径在30互m左右时姐可采用究三根直酒径为120～130香cm的钻孔讯灌注桩溉。二、弃拱桥勉桥台效的构歇造1.重力截式桥送台2.轻型序桥台拱桥常运用的重劳力式桥嘱台是U形桥华台，羞与梁拐桥中骨的U形桥意台相呼比，涝在结狗构构千造上躬除在拱座和前墙两部饰分有恼所差牵别外御，其妈余部换分也葬基本叔相同拔。常用肯的轻宴型桥觉台有:八字形集桥台、U字形桥测台、背撑式桂桥台、空腹式督桥台和齿槛式闲桥台。1)八字形惭桥台前墙毛可以肿是等膜厚度网的，疤也可棍以是乒变厚勿度的情。变衬厚度裕台身梳的背赌坡为2:1～4:桂1，翼宵墙的组顶宽执一般委为40未cm。前坡辩为10咱:1，后硬坡为5:1。为了鉴防止基翅底向桥昼跨滑动志，基础刺应有一龙定埋置怪深度。2)万U字形桥尼台前墙怕与侧已墙之览间应票设变想形缝甚，以补适应汇桥跨荡的可恢能变嫩位。3)背撑务式桥崇台当桥台凉较宽时斧，为了装保证结袄构的强酬度和稳佣定性，按可以在击八字形丈或U字形博的前筹墙背备后加掘一道觉或几藏道背齿撑，必构成∏字形、E字形等水平牙截面形起式的前做墙。4)空腹式折桥台空腹押式桥兰台是托由前墙、后墙、基础板和撑墙等部泉分组斗成。沈在前秧后墙中之间豆设置3～4道撑句墙，既作为辟传力找构件奖，并麻对后豆墙起恭到扶勺壁、花对基党础板洒起到躁加