桥梁墩台的构造与设计课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,桥梁工程,,,,,第六篇桥梁墩台,第一章 桥梁墩台的类型和构造,1-1,桥梁墩台概述,,1-2,梁桥墩台构造与要求,,1-3,,墩台的作用计算与有关规定,----------------------------------------------------------,----------------------------------------------------------,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),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,；,1,2,5~10cm,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；,,c,1,——,顺桥向支座垫板至墩身边缘最小距离；,,c,2,——,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,25,25,40,中 桥,20,20,30,小 桥,15,15,20,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,(,B,1,)+,支座横向宽度,(,a,1,) +2,c,l,+2,c,2,多片主梁,:,箱形梁,:,B,=,两边支座中心距,(,B,2,)+,a,1,+2,c,l,+2,c,2,2),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, ≥M 7.5/5,),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圬工体积，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，为了减少圬工体积、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,250mm,2,，间距,≤,40cm,部分镂空：,端部实体过渡段薄壁空心：,3.,柱（桩）式桥墩,柱式桥墩是目前公路桥梁中广泛采用的桥墩型式，,由,承台,、,柱式墩身,和,盖梁,三部分,组成，,具有线条,简捷,、,明快,、,美观,，,既节省材料数量又施工方便,的特点，特别适用于,宽度较大的城市桥梁,和,立交桥,。

常用的柱式桥墩的型式：,单柱式,、,双柱式,、,哑铃式,以及,混合双柱,式四种盖梁各截面尺寸与配筋需通过受力计算确定：,采用的混凝土,≥,C25,；内应设箍筋,≥,8mm,，间距,≤,20cm,；两侧面应设纵向水平钢筋，直径,≥,12mm,，间距,≤,20cm,墩柱的核心截面,:,为直径,60,～,150cm,的圆形或矩形、六角形等,,,采用,C20,～,C30,的钢筋混凝土,;,竖向受力钢筋的直径应,≥,12mm,，配筋率应,≥,0.4%,，箍筋≥,6mm,桩,(,或柱,),的横系梁截面高度和宽度：,取,0.8,～,1.0,倍的桩,(,或,0.6,～,0.8,倍的柱,),直径或矩形墩柱纵桥向边长；横系梁一般不直接承受外力，可不作内力计算配筋，其截面构造钢筋配筋率,≥,0.1%,，截面四角应设置直径,≥,16mm,的纵向钢筋，并设直径,≥,8mm,的箍筋，箍筋间距,≤横系梁的短边尺寸,或,40cm,构造要点：,,柔性排架桩墩,由成排的钢筋混凝土桩顶端连以钢筋混凝土盖梁而成4.,柔性排架桩墩,墩高,4.0,～,5.0m,墩高≥,5.0m,特点：,材料用量省，修建简单，施工速度快，但其缺点是用钢量大，使用高度和承载能力都受到一定的限制。

对于,钻孔灌注桩排架墩,，其桩的直径,≤,90cm,，桩间距,≥,2.5,倍的成孔直径,，其盖梁的宽度一般比桩径大,10,～,20cm,，高度根据受力计算和构造要求而确定对于,预制钢筋混凝土方桩排架墩,，其桩的截面尺寸与桩长有关桩长,≤,10m,时，横截面尺寸为,3,0cm×30cm,;,,桩长在,10,～,14m,时，为,35cm×35cm,;,,桩长,＞,15m,时，采用,40cm×40cm,桩间距,≥,3,倍桩边长,，一般为,1.5,～,2.0m,，,,盖梁一般为矩形截面，高度在,40,～,50cm,，单排架桩墩盖梁的宽度采用,60,～,80cm,柔性排架桩墩在构造上应注意以下几点,:,5.,框架式桥墩,框架墩的墩身是采用,受力明确的压弯和挠曲构件组成的平面框架,在横桥向可以做成双层或多层的空间框架受力体系；在桥梁纵、横向可建成,V,形、,Y,形或,X,形的墩身结构，在现代混凝土梁桥中较常采用V,形桥墩和,Y,形桥墩,,2,1,1,a),1-,预制梁,2-,接头,2,1,1,b),特点：,减轻墩身重量，节约圬工材料，较美观刚度较大，适用性广，并可与桩基配合使用缺点：,模板工程较复杂，柱间空间小，易于阻滞漂浮物,,适用：,多在水深不大的浅基础或高桩承台上采用，而避免在深水，深基础及漂浮物多，有木筏的河道上采用。

二、梁桥桥台的构造,梁桥桥台从构造上可分为,重力式桥台,、,轻型桥台,和,组合式桥台,三种类型1.,重力式桥台,重力式桥台主要靠自身重力来平衡台后的土侧压力，桥台台身一般由巧工材料采用就地浇,(,砌,),筑施工建成常用的种类有,重力式,U,形桥台,等台帽,:,1),对于,大桥,，,预制≥,C30,，,现浇≥,C25,,,小桥,，,预制≥,C25,，,现浇≥,C20,；,2),厚度，对于,大跨径≥,50cm,，对于,中小跨径≥,40cm,台身,:,2.,轻型桥台,常用的轻型桥台可分为,:,设有支撑梁的轻型桥台,、,框架式轻型桥台,以及,薄壁轻型桥台,等几种类型1,）设有支撑梁的轻型桥台,按照翼墙的形式和布置方式可分为,:,一字形轻型桥台,、,八字形轻型桥台,、,耳墙式轻型桥台,台墙厚度≥,60cm,支撑梁应设于铺砌层或冲刷线以下，中距宜为,2,～,3m,,截面尺寸≥,20cm×30cm,适用于跨径≤,13m,、桥孔≤,3,孔的梁,(,板,),桥2),框架式桥台,适用于地基承载力较低、台身较高、跨径较大的梁桥常用的构造形式有三种,:,肋板式桥台,、,柱式桥台,、,构架式桥台,肋板式桥台,:,台身,高度≥,10m,时,,,设置系梁，盖梁、系梁和耳墙采用的混凝土,≥,C25,，肋板厚度在,40,～,80cm,,,混凝土,≥,C20,。

柱式桥台：,用于,填土高度＜,5m,的桥台，柱间不需设置系梁构架式桥台,:,它既比柱式桥台具有更好的刚度，又比肋板式桥台更节省巧工用量,,,可用于,填土高度＞,5m,的桥台3),钢筋混凝土薄壁桥台,悬臂式 扶壁式 撑墙式 箱式,扶壁间距为,2.5,～,3.5m,4),实体埋置式桥台,适用：,桥头为浅滩，溜坡受冲刷较小且路堤填土高度达,8m,以上的多跨桥的高桥台耳墙长度,≤,3,～,4m,，厚度为,15,～,30cm,，后端高度为,50cm,,,前端高度为,100,～,250cm,，应将主筋伸入台帽借以锚固采用的混凝土,≥,C25,，台身和基础为,M7.5,浆砌,MU40,块石,，溜坡表面宜采用,M5,浆砌,MU30,片石,作铺砌护坡组合式桥台是由主要承受桥跨结构传来的竖向力和水平力的台体，与承受台后土压力的其他结构组合而成常用的型式有,加筋土桥台,、,过梁式框架桥台,以及,台墙隔离桥台,3.,组合式桥台,1),加筋土桥台,适用于台高,5,～,6m,的跨线桥或台位不受河水冲刷的中、小跨径桥分离式）,（结合式）,1,、荷载的种类与计算,1,、恒载和水的浮力,3,、汽车荷载冲击力,4,、汽车荷载的制动力,5,、流水压力及冰压力,6,、船只或漂流的幢击力,7,、地震力,2,、侧向土压力,主动土压力,,被动土压力,,静止土压力,第三节 墩台的作用计算与有关规定,,1,、恒载和水的浮力,,桥梁上部结构恒载传至墩台的计算值，由桥梁支座反力计算确定。

对于 墩台在水下和土中部分自重的计算方法，要根据地基土的性质加以考虑,,公路桥梁设计规范中，在考虑水的浮力时，对不同的土质和不同的计算内 容作了不同的规定位于透水性地基上的墩台，在验算稳定时，应采用设 计高水位的浮力；在验算地基应力时，仅考虑低水位时的浮力，或不考虑 水的浮力基础嵌入不透水性地基的墩台，可不考虑水的浮力当地基是 否透水未定时，按透水与不透水，以最不利荷载组合计算,水对水下墩台或土的固体颗粒的浮力作用，可用墩台圬工的浮容重或土的 浮容重来反映圬工的浮容重等于圬工容重减去水的容重，土的浮容重可 以根据土质资料得到不同的物理指标，如天然容重、天然含水量、比重或 饱和容重等计算2,、侧向土压力,桥台土压力计算时，采用哪种土压力，应根据桥台位移及压力传播方式而定梁式桥台承受的水平压力主要是台后滑动土体（及滑动土体上的荷载）所产生的侧压力，它使桥台发生向河心,的移动因此，梁桥桥台的侧土压力，一般按主动土压力计算当桥台刚度很大，不可能产生微量移动，滑动土体不可能形成时，可按静止土压力计算主动土压力,,被动土压力,,静止土压力,3,、汽车荷载冲击力,钢筋混凝土桩柱式墩台，以及其它轻型墩台，在计算汽车荷载时应计入冲击力。

但对于重力式实体墩台，冲击力的作用衰减很快，因此，验算时可不计冲击影响冲击力的计算按公路桥涵设计规范进行4,、汽车荷载的制动力,,汽车荷载的制动力是桥梁墩台承受的主要纵向水平力之一，当汽车荷载在桥上制动或减速时，在车轮与桥面之间产生相互作用力，此时桥面受到方向与车辆行进方向相同的力，即称制动力，制动力可按公路桥涵设计规范中有关规定计算在计算梁式桥墩台时，制动力可移至支座中心（铰或滚轴中心）或滑动支座、橡胶支座,、,摆动支座的底座面上5,、流水压力及冰压力,作用在桥墩上的流水压力，可按公路桥涵设计规范的有关规定计算流水压力的合力作用点，假定在设计水位以下,1/3,水深处，即假定河底的流速为零，作用力的分布呈倒三角形严寒地区位于有冰棱河流或水库中的桥梁墩台，应根据当地冰棱的具体情况及墩台形状计算冰压力冰压力有竖向和水平向作用力，主要是水平向作用力竖向力是由冰层水位升降而对桥梁墩台产生的作用；水平向作用力包括因风和水流作用于大面积冰层而产生的静压力、,冰堆整体推移产生的静压力、,河流流冰产生的动压力等6,、船只或漂流的幢击力,船只或漂流物的撞击力，虽是桥梁墩台的偶然荷载，但是对桥墩结构的危害性很大，对于通航河道或有漂流物的河流中的墩台，设计时应考虑船只或漂流物的撞击力。

漂流物的撞击力，在无实际资料时可按下式估算,在地震区建造的桥梁，地震力是一项十分重要和危害性大的偶然荷载，在墩台设计计算时要进行抗震验算和必要的防护构造措施设计7,、地震力,桥梁墩台计算时，预先很难确定那一种荷载组合最不利通常需要对各种可能的荷载进行组合计算，满足各种不同的要求在墩台的计算中，尚需考虑按顺桥向,(,与行车的方向平行,),和横桥向分别进行，故在荷载组合时也需按纵向及横向分别计算二）荷载组合,在所有荷载中，车辆荷载的变动对荷载组合起着支配作用其他可变荷载不同时组合表,,表,2-7-2,编号,荷,,载,,名,,称,不与该荷载同时参与组合的荷载号,14,15,16,17,18,19,风,,力,汽,,车,,制,,动,,力,流,,水,,压,,力,冰,,压,,力,温,,度,,影,,响,,力,支,,座,,摩,,阻,,力,-,16,17,19,15,17,15,16,-,15,,注：荷载号与公路桥梁设计规范中编号一致桥台的荷载组合方法和桥墩相似，也须针对验算项目及验算截面的位置按公路桥涵设计规范进行可能的荷载组合由于活载可以布置在桥跨结构上，也可布置在台后，在确定荷载最不利组合时，下列几种加载情况可作参考,1,）在桥跨结构上布置车辆荷载，温度下降，制动力（向桥孔方向），并考虑台后土侧压力,(,考虑最大弯矩组合,),；,,2,）在台后破坏棱体上布置车辆荷载，温度下降，并考虑台后土侧压力,(,考虑最大水平力与最大反向弯矩组合,),；,,3,）在桥跨结构上和台后破坏棱体上都布置车辆荷载（当桥台尺寸较大时， 还要考虑在桥跨结构上、台后破坏棱体上和桥台上同时都布置活载的情况），温度下降，制动力（向桥孔方向），并考虑台后土侧压力,(,考虑最大竖向力组合,),。

二、 桥梁墩台的计算与验算,重力式墩台,强度,偏心矩,稳定,圬工结构,轻型桥墩、柱式桥墩：钢筋混凝土结构,第四节 、 墩台的附属结构物,,防护对象：,,流冰、船只、其它漂流物,,对策：,,破碎、缓冲、保护,,常见形式：,,分离式、非分离式,,破冰棱、破冰罩,,桩支承,,人工岛,,漂浮式,,系缆桩,,防护板,破冰棱,,墩身截面形式、破冰棱结构示意图,无水墩、旱桥墩,水流不稳定时,。