第2章桥墩构造与设计

桥梁墩台基础23本章难点设计荷载计算荷载组合的概念活载工况与计算图式温度应力的概念与计算第二章桥墩构造与设计当前第1页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第一节桥墩设计内容及设计资料3一、桥墩设计内容合理选择桥墩类型和截面形状决定因素：

1.水流的流向与流速

2.河流中有无流冰、流木、船舶或其他漂流物对桥墩的撞击、磨损

3.地基承载力

4.是否为地震区以及地震烈度等

5.砂石材料、电力及工程用水供应情况

合理选择类型和截面形状确定建筑材料及圬工规格确定桥墩各部分详细尺寸当前第2页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第一节桥墩设计内容及设计资料3一、桥墩设计内容确定建筑材料及圬工规格建筑材料：

1.就地取材，物尽其用

2.考虑周到，分清主次 圬工规格：1.满足结构强度要求

2.满足抗冻、抗环境水侵蚀、抗流冰或其它漂流物的撞击、磨损等特殊要求

合理选择类型和截面形状确定建筑材料及圬工规格确定桥墩各部分详细尺寸当前第3页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第一节桥墩设计内容及设计资料3一、桥墩设计内容确定桥墩各部分详细尺寸确定方法：

1.标准设计图纸

2.力学检算合理选择类型和截面形状确定建筑材料及圬工规格确定桥墩各部分详细尺寸当前第4页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第一节桥墩设计内容及设计资料二、桥墩设计资料

1.地形地质资料这些资料是确定基础类型、施工方法、持力层标高和地基承载力的主要依据。桥址平面图桥位纵断面图桥墩处横断面图当前第5页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第一节桥墩设计内容及设计资料2.水文气象资料正确确定一般冲刷和局部冲刷深度设计水位、常水位、施工水位、低水位的标高设计和施工水位的流量与流速，流冰与流水情况洪水季节和施工季节当地最大风速、气温及冻结线深度当前第6页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第一节桥墩设计内容及设计资料233.当地建材供应情况主要指砂，石及工程用水等供应运输情况。4.线路和桥跨设计资料包括线路等级、股道数目、线路平面及纵断面设计、桥孔布置、桥跨结构的具体情况桥跨及其道路上部建筑的重量等。5.其它资料工期要求、施工设备及技术条件、当地交通及电力供应情况等也是进行设计时应考虑的因素。当前第7页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第二节铁路实体墩构造与设计一、实体桥墩构造及主要尺寸拟定

（一）顶帽的类型与构造1.顶帽的类型8m及更小跨度的普通钢筋混凝土梁配用的矩形截面或圆端形截面桥墩，其顶帽一般采用飞檐式，顶帽的形状均随墩身形状而定。

飞檐式托盘式10~32m的普通钢筋混凝土梁及预应力混凝土梁的桥墩，其顶帽常做成托盘式以节省圬工。托盘式顶帽的形状除圆形墩采用圆端形外，其它桥墩常采用矩形顶帽。当前第8页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第二节铁路实体墩构造与设计2.顶帽的作用安放梁的支座，将桥跨传来的集中压力均匀地分散给墩身顶帽还要有一定宽度以满足架梁施工和养护维修的需要作用当前第9页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第二节铁路实体墩构造与设计3.顶帽的构造应采用不低于C30的混凝土，厚度不小于0.4m

一般要求设置两层钢筋网，有些情况可不设钢筋施工时不允许托盘缩颈处留施工缝顶面设排水坡、飞檐，设支承垫石平台在支承垫石预留锚栓孔当前第10页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第二节铁路实体墩构造与设计为配合l0、12、16m钢筋混凝土梁用的圆端形桥墩的托盘式顶帽的构造。当前第11页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第二节铁路实体墩构造与设计（二）顶帽尺寸拟定一般有支座的顶帽厚度都采用0.5m；无支座的顶帽厚度可采用0.4m。顶帽厚度当前第12页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第二节铁路实体墩构造与设计梁的跨度梁全长梁梗中心线位置支座底板尺寸梁端缝隙大小

移梁顶梁需要2．顶帽平面尺寸支座底板的尺寸及位置是决定顶帽平面尺寸的主要依据平面尺寸当前第13页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第二节铁路实体墩构造与设计顶帽纵横向尺寸纵向宽度C可写为：横向宽度B可写为：注意式中符号的意义当前第14页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第二节铁路实体墩构造与设计3．托盘式顶帽的托盘在顶帽纵、横向尺寸较大时，为使墩身尺寸不致因此过分增大而多用圬工，常在顶帽下设置托盘将纵、横向尺寸适当收缩，一般在横向收缩较多，纵向不收缩或少收缩。设置托盘的目的托盘顶面的形状与桥墩截面形状有关，如矩形截面桥墩的托盘顶面仍是矩形，而圆形、圆端形桥墩者则为圆端形。托盘的形状托盘顶面纵、横向尺寸就等于顶帽纵、横向尺寸减去两边飞檐的宽度。托盘底面与墩身相接，其形状与墩身截面相同。详见《铁路桥涵设计基本规范》托盘的尺寸当前第15页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第二节铁路实体墩构造与设计（三）非对称式顶帽1.曲线桥桥墩顶帽曲线梁布置与直线上的梁相同，为了适应曲线的线路，常成折线布置，使梁缝内窄外宽，梁的端部和桥墩横向中心线不平行，平面上梁端支座斜交放在支承垫石上。目的是使桥跨自重和列车竖向活载对桥墩的压力产生向曲线内侧力矩，以平衡列车离心力引起向外侧力矩。现行各式重力式桥墩的标准设计中，曲线桥都采用横向预偏心桥墩。所谓预偏心即是将桥墩纵向中心线向线路外侧移动一定距离，而桥跨中线和支承垫石位置不动.当前第16页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第二节铁路实体墩构造与设计2.不等跨桥桥墩顶帽当桥墩上相邻跨梁的跨度不等时，为了减少桥墩在荷载作用下的偏心力矩，通常将大跨梁的支座中心布置在离桥墩中心线较近的地方，使桥墩中心线与梁缝中心线错开一定的纵向距离形成纵向预偏心，另外，为适应不同的梁高，在小跨梁一端应加高顶帽作成小支墩。两相邻梁的梁缝规定最小为l00mm(如在曲线上指内侧)，并使小支墩背墙位于梁缝中线。顶帽(包括支墩加高部分)必须设置钢筋。当前第17页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第二节铁路实体墩构造与设计（四）墩身构造混凝土强度等级不低于C15，严寒地区不低于C20石砌圬工的水泥砂浆强度等级不低于M10

石料强度等级应不低于MU45

在整体灌筑混凝土墩身时，可做成片石混凝土

浆砌块石桥墩

混凝土强度等级不低于C15，严寒地区不低于C20混凝土强度等级不低于C15，严寒地区不低于C20混凝土强度等级不低于C15，严寒地区不低于C20当前第18页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第二节铁路实体墩构造与设计（五）墩身尺寸拟定1.墩身顶面尺寸飞檐式托盘式墩身顶面尺寸是托盘底部的尺寸墩身顶面尺寸是顶帽纵，横向尺寸减去两边飞檐的宽度。当前第19页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第二节铁路实体墩构造与设计2.墩身坡度一般用n：1(竖：横)表示，n愈大，坡度愈陡；n愈小，坡度愈缓。当墩身较低时(约在6m以内)，其墩顶及墩底受力相差不大，为施工方便，可设直坡。当墩身较高时，墩身的纵、横两个方向均做成斜坡，坡度不缓于20：1，具体数值由试算决定。当前第20页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第二节铁路实体墩构造与设计3.墩身高和墩身底部尺寸墩身高根据墩顶标高和基底埋置深度、基础厚度来确定。墩身底部尺寸可根据墩身顶部尺寸加上墩身高来确定

当前第21页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第二节铁路实体墩构造与设计二、桥墩力学检算主要内容初拟构造形式、主要尺寸合理不合理力学检算验证修正力学检算的需要施工、运营、养护维修其他特殊要求取决于当前第22页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第二节铁路实体墩构造与设计墩身合力偏心距检算墩身截面应力检算墩身受压稳定性检算墩顶水平位移检算目的：控制截面裂缝的开展不致过大目的：保证墩身具有足够的强度目的：防止纵向弯曲失稳而破坏目的：保证运营时线路平稳墩身检算内容与目的当前第23页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第二节铁路实体墩构造与设计三、荷载计算（内容略）当前第24页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第三节柔性墩设计与计算1柔性墩是铁路桥墩结构轻型化中的一项重大革新上个世纪60年代成昆线，第一座铁路柔性墩桥各方面都有较大提高和发展至今我国已建成数十座铁路柔性墩桥

柔性墩桥技术成熟，经济效果显著柔性墩设计施工和运营纳入正常的序列柔性墩的发展当前第25页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第三节柔性墩设计与计算一、柔性墩的桥式特点和构造

1.柔性墩桥式的力学特点制动力是控制墩身截面设计的主要作用力之一，故可改变制动力的传递方式

柔性墩桥式采取的措施这就是柔性墩桥式的主要力学特点将简支梁桥的大部分活动支座改为固定支座通过桥跨把相邻几个墩纵向串联在一起固定支座柔性墩当前第26页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第三节柔性墩设计与计算在这些柔性墩上，只设置一个活动支座，其余皆为固定支座。两个活动支座之间的梁、墩或活动支座与桥台之间的梁、墩、台构成一个“联”。当前第27页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第三节柔性墩设计与计算在一联中，如果不计梁在制动力作用下的纵向变形，则制动力所引起的墩顶位移，对于柔性墩及刚性墩应是相同的，可按下式计算：各墩台所分配到的制动力为：式中P——一联内总的制动力；——各墩台纵向剪力刚度之和。式中——单墩的剪力刚度。各墩承受的制动力与其自身的剪力刚度成正比，这是柔性墩桥优点之源。当前第28页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第三节柔性墩设计与计算2.柔性墩桥式在结构上的特点桥跨柔性墩刚性墩梁部宜采用线胀系数较小，重量及截面尺寸较大的钢筋混凝土或预应力混凝土梁

在保证结构稳定和架梁安全的前提下，应尽量减小柔性墩的纵向剪力刚度.应将刚性墩置于地基较好且墩身较矮的位置，使刚性墩具有较大的剪力刚度，并可减少圬工量。

构造形式上的各种因素当前第29页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第三节柔性墩设计与计算3.柔性墩的适用范围《铁路柔性墩桥技术规范》不宜在山坡有落石的傍山谷架桥上不宜在有泥石流,流冰,漂流物,通航河流上采用柔性墩的温度联长不宜大于132m柔性墩墩高的限制用于I、II级线路上时，曲线半径不宜小于500m当前第30页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第三节柔性墩设计与计算二、柔性墩的内力和位移计算

内容略当前第31页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第四节空心墩设计与计算一、概述1.空心墩的优点空心墩是轻型桥墩之一它具有圬工量少，自重较轻．从而也能减少基础圬工量的优点。当桥墩较高或地基较差时，这些优点更为突出。空心墩一般可较实体墩节省30～40％，个别的可达60%以上的圬工，而且墩身愈高，节约量愈大。当前第32页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第四节空心墩设计与计算2.空心墩的发展初期后来

采用砌块（包括块石、片石、预制块、大型混凝土预制块）浆砌

素混凝土和钢筋混凝土当前第33页\共有37页\编于星期三\7点桥梁墩台基础第四节空心墩设计与计算3.空心墩的类