桥梁工程之桥墩桥台作用及计算

桥梁工程之桥墩、桥台作用分析及计算

一、概述

二、桥墩

三、桥台

四、桥墩计算

五、桥台计算

一、概述桥梁墩台的作用：承受桥跨结构传来的荷载，通过基础传给地基；桥梁墩台必须具有足够的强度和稳定性。桥梁墩台的类型：①重力式桥墩、桥台②轻型桥墩、桥台桥梁墩台的组成：墩（台）帽、墩（台）身和基础三部分组成。本章主要介绍墩（台）帽和墩（台）身的相关知识，基础部分在此不再赘述。1、桥梁墩台的一般构造及有关规定

1.1桥梁墩台帽尺寸的拟定

1.1.1梁式桥的实体墩(台)帽墩(台)帽厚度一般不小于40厘米,中小桥梁也不应小于30厘米,并应有5～10厘米的檐口,墩(台)帽可用15号、20号钢筋混凝土或混凝土做成。

1)墩(台)帽平面尺寸

(1)顺桥向墩帽最小宽度

b≥f+a/2+a′/2+2c1+2c2f=e0+e1+e1′≥a/2+a′/2式中f：相邻两跨支座间的中心距

e0

：伸缩缝宽

a、a′：支座底板顺桥向宽度

c2：顺桥向支座边缘至墩台身边缘最小距离

c1：檐口宽度

e1、e1′：梁端至支座中心线的长度支座边缘到墩（台）身边缘的最小距离(厘米)

距离桥型顺桥向横桥向(圆弧形端头)横桥向(矩形端头)大桥252540中桥202030小桥101520

当采用钢筋混凝土悬臂式墩(台)帽时,最小距离为支座至墩(台)帽边缘的距离。

《桥规》对这个最小距离所作的规定，目的是：①为了避免支座过分靠近墩身侧面边缘而导致的应力集中；②为了提高混凝土的局部抗压强度以及考虑施工误差和预留锚栓孔的要求。(2)横桥向墩帽最小宽度BB=两边主梁中心距+支座底板横向宽度

+2c2

横桥向支座边缘至墩台身边缘最小距离

+2c1檐口宽度(3)顺桥向台帽最小宽度bb≥e0+e1+a/2+c1+c2(4)横桥向台帽最小宽度B

由桥面宽度、接线路基宽度等决定。2）实体墩、台帽顶支座下钢筋网的设置墩、台帽顶支座下应设置钢筋网

第四篇桥梁墩台

一、概述

二、桥墩

三、桥台

四、桥墩计算

五、桥台计算

二、桥墩

2.1梁桥重力式桥墩重力式桥墩由：墩帽、墩身、基础三部分组成。

2.1.1墩帽常采用的材料：C20混凝土、φ8钢筋等。同一座桥梁，若相邻两孔支座高度不同，加设混凝土垫石调整高程。

2.1.2墩身常采用15号片石混凝土或浆砌块石及料石等。《桥规》规定重力式桥墩墩身顶宽：小跨径桥不宜小于80厘米；中等跨径桥不宜小于100厘米；大跨径桥视上部构造而定。重力式桥墩可设计为实心墩、空心墩。墩身四周采用30：1或20：1（纵、横向）的侧坡，小跨径桥可做成竖直的。在一些高大的桥墩中，为减少圬工体积、节约材料或减轻自重、降低基底承压应力，可设计为空心桥墩。

2.1.3基础设置在天然地基上的桥墩基础采用15号或15号以上片石混凝土，也可采用浆砌块石。若采用桩基或沉井，应根据具体情况进行设计。沉井桥墩沉井桥墩沉井桥墩沉井桥墩2.1.4重力式桥墩的特点和适用范围靠自身的重量来平衡外力，保证桥墩的强度和稳定性。常用圬工材料建造，适用于地基良好的大、中型桥梁。2.2拱桥重力式桥墩

2.2.1拱座梁桥桥墩的顶面要设置传力的支座，且支座距顶面保持一定的距离；而无支架吊装的拱桥桥墩则在其顶面的边缘设置呈倾斜面的拱座，直接承受由拱圈传来的压力。故无铰拱的拱座总是设计成与拱轴线成正交的斜面。

2.2.2拱座的位置当桥墩两侧孔径相等时，拱座设置在拱桥起拱线标高上，有时考虑桥面的纵坡，两侧起拱线标高可以略有不同。

2.2.3墩顶以上的构造对于实腹式拱桥，墩顶以上部分通常做成与侧墙平齐的形式。对于空腹式拱桥，墩顶以上部分通常采用立柱加盖梁式、横墙式或跨越式。重力式桥墩重力式桥墩钢筋混凝土重力式桥墩钢筋混凝土重力式桥墩钢筋泻混凝宵土重露力式皆桥墩2.娘3梁桥轻固型桥墩①梁肥桥轻扮型桥救墩的饭常见弹类型钢筋混东凝土薄壁桥辫墩、柱式龄桥墩、柔性弓排架逐桩墩等。其编中柱式桥子墩由分离伍的两根摊或多根剧立柱（箭或桩柱嘴）所组陕成，是贱公路桥针梁中采版用较多们的桥墩境型式之脚一。②轻型选桥墩的产特点靠材料线的强寒度来平蓄衡外纹力，饺刚度傍较小床，一氏般用倚钢筋证砼建气造，垄适用意于地基丈较差的桥位陆。梁桥幅轻型桥兄墩主要坑是为了饼减轻地遍基负担良，减轻疲墩身重槐量，节暗约圬工雨材料。梁桥希轻型西桥墩柱式桥任墩：墩身撑由分离训的两根比或多根合立柱（汉桩柱）挣组成。2.蔬4拱桥厅轻型贡桥墩拱桥咽轻型泻桥墩摩，一病般是酿为配厅合钻孔贯灌注匙桩基础的闲桩柱式藏桥墩。拱桥桩凭柱式桥宾墩一般超采用单排晋桩，跨选径在40～50米以娘上的遮高墩唯，可狱采用双排桩，在疏桩顶类设置茎承台扎，与纲墩柱塌联成叉整体守。如熔果柱僚与桩巴直接裁连接鸭，则腔应在掠结合猾处设纹置横系梁。拱桥滩是有推力的结呼构，层常用惧桥墩庆型式触有：普通完墩：除承狗受竖向厉荷载外裙，一般住不承受吼恒载水惧平推力烟，如果跟相邻跨蝴径不同靠时，可榜承受少驶量不平居衡的水卵平推力查。制动墩：能承焰受单向昨的恒载肠水平推峡力。拱桥轻已型桥墩带斜杆算的单向勾推力筋墩和悬臂储式单向园推力让墩。钢筋混尾凝土轻认型桥墩钢筋落混凝菌土轻柱型桥追墩第四篇帐桥梁墩衣台贺一、池概螺述二、届桥墩三、稠桥台四、锤桥墩炸计算怨五、溪桥台抹计算三叉桥台桥台主量要有重力刮式桥六台、轻型桥症台两类桨。3.1重力茧式桥赵台重力式纸桥台：麻靠自重来平衡否台后填挣土的土氏压力，权台身多杰由圬工泳材料建装造。分类场：U型台、银八字台民等。组成依：台帽、台身、基础。常用欣的重钉力式汤桥台赢为U型桥台：台淋身为前墙和两洞个侧墙构成字的U字型盟结构议。由于拱迁桥桥台露尚须承钓受水平推阅力，在蚀结构圣尺寸促上比占梁桥杆桥台大。结构尺中寸：前语墙与侧舰墙按一溜定比例且放坡，博台身与屯路基同阳宽，各辫部尺寸点均须满次足构造笨及受力文要求，株具体可傲参见《桥规》及《墩台携与基茂础》之规中定。龙若桥氏台较歉宽，剖须按挡土早墙计算其障受力。台后南填土净：须盘分层懒夯实笔，透访水性汗好，创压缩陵性小挤的砂闹性土流，并走做好台后排累水措施摊。重力柴式桥认台3.匀2轻型桥才台轻型桥帽台：利旋用钢件筋砼稠结构征的抗截弯能渣力、业整体喘刚度傲和材富料强吼度承受个外力，力求产减少圬缩慧工体积逝而使桥鸟台轻型怖化，节芳省材料举，降低乞对地基强愧度的要垂求，对适用效于地配质不估好或培软土侮地基上。3.主2.临1梁桥怀轻型汤桥台分类始：肋板察式桥台、桩柱式桥台纱、埋置结式桥台链、钢捞筋混谊凝土薄壁桥台露、加筋土桥台破。组成：捏由台帽、台身、基础三基本炎部分组蒜成，其缸余部分匠由桥台味类型决腥定。3.2妈.2拱桥轻例型桥台拱桥轻命型桥台沾利用台后填壮土的抗力红来平衡援拱推力喝，适挡用于小跨径拱桥赞。①分类匹：组合式桥台、空腹模式桥台、齿槛舟式桥台。②拱让桥轻狸型桥测台的哑组成组合彼式桥台：由台课身和后愈座组成盖。空腹式桥台：由前疑墙、后陈墙、基尽础板及筒撑墙组补成。齿槛式桥台：由前墙腐、侧墙些、底板渔及撑墙好组成。组合式桥台：台身债基础承受竖向力，一鹅般采袭用桩匀基或堆沉井谊基础虚；拱峰的水平推其力由后座基底的霜摩阻力脾及台后的窜土侧压珍力平猾衡。墙后座呜基底丘标高至低于掌拱脚嫂下缘堵标高沫。台吼身与敬后座瞒间应密切贴咸合，并虎设置属沉降牙缝，外以适闻应两碎者的颗不均汤匀沉中降。空腹烈式桥台：前墙承受拱闷圈传来机的荷载，后墙支承台院后的土压掏力，在亦前、惹后墙既之间祝设置蜂撑墙礼，作税为传绳力构延件。绣对后晨墙起晃到扶罢壁、劫对基炒础起丸到加连劲作塑用。劫空腹绩可以缓是敞塌口的堆，也秒可以畜是封耍闭的盛。一秤般在乔软土眯地基济、河甩床无纲冲刷赏或冲设刷轻尝微、招水位件变化逃小的量河道亡上采裂用。齿槛式桥台亏：基底面积凯较大着，可龄支承奏一定优的垂直端压力；底袜板下篮的齿槛可桶以增加勤摩擦和顾抗滑的脸稳定性烟；台背做成度斜挡鱼板，壤利用恒背面聚的原平状土廉和前怠墙背访面的齐新填每土，平共同潮平衡锣拱的水平推擦力；前墙凶与后墙许之间的青撑墙可慨以提高化结构的雨刚度。第四篇炸桥梁墩咱台戴一、丝式概既述二、刘桥墩鼠三、向桥台四、苹桥墩狼计算五、射桥台议计算四蛾桥墩怠计算4.1荷载及本其组合4.吸1.腐1恒载1、上部名构造的恒重对墩帽屿或拱座誉产生的支承反膀力2、桥墩智自重3、预衣应力4、基牙础变那位影董响力5、水拜的浮摧力4.1万.2活载1、基本闲可变荷船载①汽车腹荷载（饰钢筋混顿凝土墩隔台计入冲击力，重力才式墩台呆不计冲历击力）②挂撞车荷战载③人庆群荷旧载2、其雁他可闯变荷冒载①作用木于上部嫌构造和催墩身上旧的纵、敬横向风力②汽极车荷斗载引乱起的制动力③墩歼身上赛的流局冰压样力④墩身上悲的冰压并力⑤上宏部构宿造因温度强变化对桥墩甚产生的舱水平力⑥支区座摩阻力3、偶然架荷载①地加震力②作确用于裳墩身近上的记船只房诚或漂在浮物踩的撞姓击力4.酸1.携3荷载辅组合1、梁桥的重力式胡桥墩①组合1：按编桥墩凤各截明面上雅可能证产生最大竖积向力的情孤况进抬行组绿合。用来验盛算墩身强乞度和基底拿最大友应力区。《桥规》中的组合Ⅰ或组合Ⅲ。②组睬合2：按桥言墩各截责面在顺赠桥方向催上可能馒产生最大偏赚心和最大弯投矩的情挖况进玻行组助合。用来晚验算墩身膏强度、基底应乔力、偏心斗及桥拢墩的它稳定匠性。《桥规》中的组合Ⅱ。③组勉合3：按桥择墩各截哨面在横矛桥方向未上可能翅产生最大所偏心和最大弯比矩的情渗况进粮行组攀合。用来验圾算横桥睁方向的墩身跟强度、基底肢应力、偏心妥及桥心墩的钢稳定贡性。《桥规》中的组合Ⅱ、组合Ⅳ。2、拱桥桨重力式奇桥墩①顺桥方向的樱荷载及次其组合对于普运通桥墩受为相邻餐两孔的永久荷灾载，在一眯孔或跨拳径较大享的一孔四满布基塌本可变辛荷载的娇一种或疯几种，幕其他可届变荷载隔中的汽疗车制动瓜力、纵洲向风力崭、温度哑影响力务等，并递由此对爹桥墩产阁生不平宿衡水平泄推力、攻竖向力击和弯矩星。对于单向烦推力厚墩，只考膏虑相邻催两孔中浴跨径较销大一孔榆的永久犬荷载作系用力。②横桥方向串的荷牛载及径其组向合在横斥桥向享作用气于桥皆墩上共的外洁力有拉风力揉、流控水压仿力、茫冰压苦力、曲船只站或漂件浮物像撞击黄力或乔地震往力等彼。对绩于公甲路桥跪梁横吹桥方各向的支受力桌验算府一般不控僚制设傲计。4.舞2重力焰式桥档墩计算圬工桥鱼墩墩身强刺度验算对于较矮的桥劲墩一双般验语算墩气身的底截面和墩身抖的突变处截面枣；对肾于较高的桥墩敌，由于动危险截攻面不一视定在墩称身底部某，应沿捧竖向每隔2～3米验算疗一个斯截面挡。4.婶2.蒜1计算摩步骤:①内力峰计算将作用桑于每个屿截面上号的外力击按顺桥神方向和横桥厌方向分别辟进行衬荷载雹组合皂，以威求得谋相应敞的纵向宇力、水平永力和弯矩。②抗压条强度的桨验算对于轴心据受压和偏心受游压的桥准墩，艳可按《桥规》有关丸公式狼进行话验算己，如画果不龙满足读要求百，应悦修改俗墩身配截面爸尺寸棚，重昏新验翻算。③偏心岔距的野验算桥墩承晴受偏心竿受压斩荷载时，趴偏心友距不右得超盗过规跌定的容许菌值。④抗汪剪强窃度验宁算当拱蜡桥相蹲邻两敞孔的劫推力课不相友等时踏，验掏算拱搅座底张截面期的抗姓剪强重度。4.2队.2墩顶水取平位移产验算高度超忆过20米的重猾力式桥术墩应验感算墩顶水平方劲向的弹榜性位移抹。《桥规》规定盲墩顶汽端水略平位扭移的遍容许蒙限值夕为：l：相邻巨墩台间伴最小跨吊径长度铃，以米毒计。跨径小扎于25米按25米计。4.创2.贺3基础鹅底面轻土的刃承载唇力和暗偏心讲距的拍验算1、基础煌底面土鹊的承载撕力验算顺桥每向：横桥向桥：式中σma绳x：应衡力重拿分布承后基底最愿大压应株力N：作用蜻于基础键底面合力的竖向坟分力a、b：横桥凯方向和钥顺桥方寺向基础泪底面积的边蠢长[σ]：地基辈土壤的恨容许承注载力cx：顺桥方绒向验算时展，基底搬受压面锻积在顺桥方市向的老长度cy：横桥方己向验算时美，基底迅受压面栽积在横桥方向朝的长度ex、ey：合力在X轴和Y轴方向储的偏心距2、基底街偏心距英验算在基筋础的德纵向周和横渐向，斯计算主荷载伶偏心砖距应眠满足刑规定箱。式中ρ：墩梨台基抖础底扯面的核心半际径W：墩台碍基础底熔面的截面丈模量A：墩烛台基葡础底正面的面积N：作用斥于基底拦合力的竖向分君力∑M：作用劳于墩台辉的水平狱力和竖童向力对基数底形错心轴煌的弯矩4.2妖.4桥墩捆的整筐体稳兼定性桌验算1、倾员覆稳非定性滤验算式中M稳：稳声定力腾矩M倾：倾覆军力矩∑Pi：作借用于译基底足竖向善力的傅总和(piei)：作叨用于汪桥墩钳上各爷竖向锐力与筋它们到度基底宣形心恼轴距迟离的派乘积(Tihi)：作用舒于桥墩比上各水杂平力与忠它们到并基底争距离阅的乘晋积x：基底盟截面重典心0至偏斯心方马向截壁面边缘的岛距离e0：所有续外力的烂合力的继竖向分背力对基底重桃心的偏辣心距2、滑班动稳忠定性学验算式中精∑Pi：作用柔于基底喜各竖向假力的总和∑Ti：作郑用于喷桥墩齿上各水平晒力的总聋和f：基础捆底面与剪地基土答之间的摩擦巷系数求得的莫倾覆与劳滑动稳哑定系数K0、Kc均不咏得小于规定奋的最撤小值。4.3桩柱式墨桥墩计算桩柱胖式桥茄墩的或计算壤包括盖梁和桩身。4.3肺.1盖梁畜计算桩柱式嫌桥墩的魄盖梁，诸对双柱慰式桥抽墩，当盖晶梁的刚顷度与桩定柱的刚度峰比大于5时，陶一般俩忽略值桩柱异对盖节梁的休弹性把约束络，近饶似地扮按双悬臂强梁计算潮；对狱于多柱值式或多桩挣式桥墩车，近概似地黄按多跨连续李梁计算收；当挖桥墩哀承受钱较大横向粘力时，则后盖梁应爸作为横向刚奴架的一部野分进行刷验算。盖梁计升算内容伐：1、恒载及其森内力股计算2、活载及其内受力计算3、施工吊瞧装荷载及其内细力计算4、荷载组廉合及其内耗力包络饭图5、配筋计算4.3滤.2桩身候计算桩墩一洒般分为刚性桩墩和柔性桩墩两绍种。刚性桩墩酬的计砖算方内法与重力式尊桥墩相似；柔性桩墩蜓需要食从整个鲜桥梁捧体系的分析蒸来确定赚各桥墩葬的受力董。柔性纸桩墩该（多腿跨铰扣接刚亡架）槽的计辟算：1、基尖本假昆定1）柔性吵桩墩作元为下端铲固结、唐上端铰渐结的超衡静定梁均；2）作用春于墩顶次的竖向供力、不培平衡弯纽奉矩以及由温度胜力、制巩动力等水平瓣力所引隙起的封墩顶朴位移剥，先分员别进明行力焦学分蒙析，邀然后诉进行梯内力跳跌加服，不逮计这些俊力的孩相互详作用妄影响过。3）计算制动爆力时，各露墩台受王力按墩仆顶抗推刚度分哭配，在计景算土压婶力时，如亡设有实秀体刚性期墩台，则由蚁岸墩情承受春土压令力，瞧并假泽定此卸时各娇个桩治顶所熄受到的昼水平漫力将罚经各醉支座加直接挨传递渐到对章岸，顿为对逗岸土抗力赌平衡，良其余个幅柔性墩冶均不考伪虑受力献。4）计算突温度变找形时，启桩墩对穷梁产生骄的弹性赖拉伸或晶压缩影伴响忽略暂不计，社而只计钩桩墩顶呆部水平力对桩墩拖所引起弯矩的影响摊。2、计鸽算步饱骤1）抗推刚暗度的计算Ki=1薄/δi①当墩惕柱下滋端固定在基坛础或看承台得顶面单时δi=li3/3EI②当考油虑桩榴侧土叙的弹性抗姨力时，δi按桩基累础公式传计算。式中δi：单位南水平力伴作用在钓第i柔性墩藏顶产生的水蛇平位雁移（m/迎KN）li：第i柔性缘瑞墩柱胡下端眨固着茫处到东墩顶良的高债度（m）I：墩复身横典截面肝对形姻心轴贺的惯窝性矩象（m4）2）墩顶制动力的计蹄算HiT=KiT/∑KiHiT：作周用在件第i墩台的盒制动力域（KN）T：全估桥或剩第一塘联承正受的由制动禾力（KN）墩顶水砖平位移δiT为：δiT=HiT/Ki3）梁的温度变形闲引起筝的水平凶力计算各墩顶字由温度鹅引起的柳水平位味移为：δit=昏αt圆xi各排架仗桩顶所细受的温川度力：Hit=彼Kiδit墩顶冻发生酿的水巡寿平位扛移为弊：δi=拨δiT+δit相应的黄水平力舌为：Hi=Kiδi=胞HiT+Hit4）由测于墩顶积产生愁的水归平位紧移δi、竖腹向力N引起墩晒内弯矩而产生愁的水平奖反力HN=泊-5蔬N鹅δi/4丙li5）由于杆墩顶偏心嗽弯矩M0而产君生的水平反蹲力HM0=-洲1.5金M0/榜li作用拐在一域个墩敌顶的明各项忽水平集力计售算完甲成后早，便可根股据最不利荷载花情况羡进行班组合跪，柱添墩按柱顶处的奋水平俗力、蜓竖向成力及幕弯矩兰验算佣各截面强拉度和稳定性。排架应考桐虑桩运侧土敲的弹朱性抗峡力，败按弹性啦地基梁法进替行内聪力计内算和胶截面不强度笼、稳钳定性忘、桩箩的入土深紫度等项湖目的验嫂算。另桥外，柔宋性排架多墩在横桥向是一庙个多跨舰刚架，横桥锅向水平傅荷载不售大，一般不量控制阀设计塔，可不作庆验算。第四篇焦桥梁墩协台清一、租概泄述二、球桥墩雷三、菊桥台龙四、宏桥墩迈计算五、格桥台令计算五缘瑞桥逝台计芒算5.案1重力模式桥开台的狡计算5.脏1.戚1重力式披桥台的肥计算特插点计算重雪力式桥台所考虑吸的荷载哈与重力减式桥墩计算基骗本一样户，不同编的是：悲对于桥遮台需计姑入车辆溉荷载引志起的土侧测压力，而不钻计纵、甲横向风笔力、流屈水压力总、冰压副力、船希只或漂树浮物的挂撞击力强。另外捉，桥台您的强度阅、偏心狡距和稳守定性的势验算也案与桥墩宽基本相葡同，但畏只作顺桥这方向滋的验局算。5.1率.2重力式茎桥台计逐算的荷是载组合1、梁烈桥重力茶式桥祝台的颗荷载苦组合车辆荷渠载的布默置：1）车兆辆荷击载仅赴布置占在台驰后填男土的破坏沈棱体上2）车辆良荷载仅络布置在桥跨断结构上3）车辆冤荷载拍同时距布置要在桥跨驾结构和破坏棱迎体上。台后的买土侧压企力，一辜般按主动土译压力计算欢，大状小与法土的堂压实避程度择有关去。2、拱惜桥重金力式丸桥台浆的荷倾载组青合车辆荷希载的布置直：1）桥最上满拥布车编辆荷谦载，财使拱钻脚水惠平推哪力达眯到最售大值考；2）在滥台后破坏护棱体上布置知车辆荷饿载。台后的企土侧压谷力，一斗般按主动仁土压雅力计算升，大缓小与把土的蜓压实贷程度辛有关糊。5.典2桩长仆计算计算步心骤1、利用朋上部计璃算结果熄，计算单桩桩功顶外力P；2、假定眯桩长L，计算单桩容晴许承载迅力[P]；3、比较单捷桩桩顶庸外力P与单桩狠容许承星载力[P]的大小懂：①若俘满足[P]徐≥P，且览相差炸不大稳时，先可确精定设捎计桩围长为较假定慈桩长L；②若连不满懒足[P日]≥匆P，则加波长桩长可或加大分桩径，镇重新进句行试算洞，确定响设计桩芳长L；③若满足[P盛]≥饺P，但相夕差较大跨时，可细减短桩法长或减火小桩径怀，重新辱进行试金算，确旗定设计谦桩长L；计算细公式[P]旬=1/各2（UL另τP+AσR）式中[P卫]：单室桩轴窜向受撒压容许碌承载度力（KN）当按漫钻孔谜桩桩捐周土旅的极疤限摩掉阻力τi值计算时创，在局呢部冲刷现线以下晒时，桩事身重力的1/豆2作为外冰力考虑菜。U：桩的毯周长（m）按成孔直耐径计算L：桩尝在局部冲喘刷线以下的有效孔长度（m）τP：桩壁土的平均穴极限律摩阻雾力(Kpa芬)A：桩底横截萝面面舅积(m2)，采技用设计炼直径σR：桩尖处土鸟的极限承相载力（Kpa）τp=∑τiLi/利Ln：土层网的层数Li：承荡台底绩面或祥冲刷什线以争下各随土层顶厚度菌（m）τi