桥梁工程第6章.ppt

1、11/4/2022南京工业大学土木工程学院交通工程系1上一页 下一页第第6 6章章 桥梁墩台与基础桥梁墩台与基础6 6.1.1桥梁墩台的构造与设计桥梁墩台的构造与设计6.1.16.1.1桥梁墩台的组成与分类桥梁墩台的组成与分类6.1.26.1.2桥墩构造与设计桥墩构造与设计6.1.36.1.3桥台构造与设计桥台构造与设计6.26.2桥梁墩台的桥梁墩台的结构计算结构计算6.2.16.2.1荷载及其组合荷载及其组合 6.2.26.2.2重力式桥墩的计算重力式桥墩的计算 6.2.36.2.3桩柱式桥墩及轻型桥墩的计算桩柱式桥墩及轻型桥墩的计算6.2.46.2.4重力式桥台的计算重力式桥台的计算 6.

2、2.56.2.5梁式轻型桥台的计算梁式轻型桥台的计算6.2.66.2.6拱拱桥轻型型桥台的台的计算要点算要点返回11/4/2022南京工业大学土木工程学院交通工程系2上一页 下一页6.1.16.1.1桥梁墩台的组成与分类桥梁墩台的组成与分类1.1.桥梁墩台的组成：桥梁墩台的组成：墩(台)帽；墩(台)身；墩(台)基础。v桥梁墩台的主要作用：承受上部结构传来的荷载；并通过基础又将此荷载及本身自重传递到地基上。v桥墩系指多跨桥梁的中间支承结构物，主要承受上部结构的荷重外、流水压力、水面以上的风力、可能出现的冰荷载和船只、排筏或漂浮物的撞击力。v桥台不仅是支承桥跨结构的结构物，还是衔接两岸接线路堤的构

3、筑物，既要能挡土护岸，又要能承受台背填土及填土上车辆荷载所产生的附加侧压力。v桥梁墩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，地基与其基础之间的摩阻力等也都提出一定的要求，避免在荷载作用下有过大的水平位移，转动或者沉降发生。这对超静定结构桥梁尤为重要。继续重力式墩台11/4/2022南京工业大学土木工程学院交通工程系3上一页 下一页2.2.桥梁墩台的分类桥梁墩台的分类v桥梁常用的墩台形式大体可以归纳为两大类：1)重力式墩台v主要特点：靠自身的重量来平衡外力而保持其稳定，墩、台身比较厚实，可以不配置钢筋，用天然石材或片石混凝土砌筑；适用于地基良好的大、中型桥梁，或流

4、冰、漂浮物较多的河流中。在砂石料方便的地区，小桥也往往采用重力式墩、台。v主要缺点是圬工体积较大，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v主要特点：轻型墩台的刚度小，受力后允许在一定的范围内发生弹性变形；建筑材料大都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。v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。轻型桥墩轻型桥台继续重力式墩台11/4/2022南京工业大学土木工程学院交通工程系4上一页 下一页3.3.墩台的基础及分类墩台的基础及分类v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。v墩台的基础应具

5、有足够的强度、刚度和稳定性，还要考虑避免在荷载作用下产生大的水平位移，转动或沉降。v常用的墩台基础分为以下几类：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)深水基础。v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。v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

6、学的功能。返回11/4/2022南京工业大学土木工程学院交通工程系5上一页 下一页6.16.1.2 2 桥墩墩的构造与设计的构造与设计 v在公路梁桥和拱桥中,重力式桥墩使用较为普遍。但随着桥梁事业的发展，轻型桥墩也得到了广泛的应用。不论是梁桥或拱桥，其桥墩墩帽构造上虽有差别，但其他部分构造外形基本相同。因此，这里重点介绍梁桥桥墩构造，而对拱桥桥墩只简述其构造不同部分。1.1.梁梁桥重力式重力式桥墩墩 2.2.梁梁桥轻型型桥墩墩 3.3.拱拱桥桥墩墩 返回11/4/2022南京工业大学土木工程学院交通工程系6上一页 下一页1.1.梁桥重力式桥墩梁桥重力式桥墩 1)墩帽的构造及其平面尺寸v墩帽通过

7、支座承托桥跨结构，其应力较为集中，因此对墩帽的强度要求较高。一般采用C20号以上的混凝土，加配构造钢筋。v桥规规定，墩帽的厚度，对大跨径的桥梁，一般不小于40cm，中小跨梁桥也不应小于30cm，墩帽四周设有510cm的檐口，其顶面设10的排水坡。v墩帽放置支座的部位应布置12层钢筋网。v若桥墩上相邻两孔支座高度不同，须加设内有钢筋网的混凝土垫石来调整。v当同一桥墩相邻桥跨的跨径不同时，其桥跨结构的建筑高度不同，可用支承垫石来调整高度，也可以将墩帽做成L形，以适应相邻跨径不同的梁(板)高度变化，称为交接墩墩帽。v当桥面较宽或墩身较高时，为了节省桥墩圬工体积，可选用悬臂式或托盘式墩帽。墩帽构造尺寸

8、继续墩帽钢筋构造悬臂式墩帽11/4/2022南京工业大学土木工程学院交通工程系7上一页 下一页v墩帽的平面尺寸墩帽的平面尺寸v墩帽的平面尺寸应满足桥梁支座布置的需要，按下式确定：顺桥向的墩帽宽度b：bf+a+2c1+2c2横桥向的墩帽最小宽度B：B=两侧主梁间距+支座横向宽度+2c1+2c2 式中：f相邻两跨支座的中心距离(cm)；a支座垫板的纵桥向宽度；c1出檐宽度，一般为510 cm；c2支座边缘到墩台身边缘的最小距离，具体尺寸见下表。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。桥 向 跨 径顺桥向(cm)横

9、 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墩帽构造尺寸继续11/4/2022南京工业大学土木工程学院交通工程系8上一页 下一页2)2)墩身墩身 v墩身是桥墩的主体。重力式桥墩墩身的顶宽，对小跨径桥梁不宜小于80cm，中跨径桥梁不宜小于100cm，大跨径桥梁视上部结构类型而定。墩身侧坡可采用30:120:1，对小跨径桥梁的墩身可采用直坡。v墩身通常用石块，混凝土或钢筋混凝土等材料建造。v墩身截面形式有圆形、圆端形、尖端形、矩形等数种。而菱形、尖端形、圆形等适应于潮汐河流或流向不稳定的桥位，矩形则适应于无水的岸墩或高架桥墩。在有强烈流冰

10、或大量漂浮物的河道上，应在墩身的迎水面设置破冰棱体。破冰棱可由强度较高的石料砌成，也可以用高标号的混凝土辅之以钢筋加固。v在中等流冰、漂浮物地区，不宜采用排架式、桩(柱)式桥墩，或将桩(柱)连成钢筋混凝土薄壁桥墩来抵抗流冰、漂浮物和排筏的撞击。否则，应在桥墩前修筑破冰体保护构筑物。墩身平面及破冰凌双柱式墩台破冰体构造图继续11/4/2022南京工业大学土木工程学院交通工程系9上一页 下一页v空心墩空心墩v空心桥墩有两种形式：基本为实体重力型结构，但为了减少圬工数量，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。采用薄壁钢筋混凝土的空格型墩身，四周壁厚只有30cm左右。空心墩的主要目

11、的是：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。v空心墩用壁厚与中面直径(即同一截面的中心线直径或宽度)的比来划分：tD1/10为厚壁，tD1/10为薄壁。v薄壁空心墩按计算配筋，一般配筋率在0.5左右，也有只按构造或承受局部应力或附加应力配筋的。v空心桥墩在构造尺寸上应符合下列规定：墩身最小壁厚，钢筋混凝土不宜小于30cm，对于混凝土不宜小于50cm。墩身内应设横隔板或纵、横隔板，以加强墩壁的局部稳定。墩身周围应设置适当的通风孔或泄水孔，孔的直径不小于20cm；墩顶实体段以下应设置带门的过人洞或相应的检查设备。墩顶实体段厚不小于1.0-2.Om。*缺点缺点返回空心式桥墩1

12、1/4/2022南京工业大学土木工程学院交通工程系10上一页 下一页2.2.梁式梁式轻型型桥墩墩 v当地基土质条件较差时，或为了减轻墩身自重,常采用各种型式的轻型桥墩。其墩帽尺寸及构造也由上部结构及支座尺寸等要求确定。在梁桥中通常采用的类型有钢筋混凝土薄壁桥墩，桩(柱)式桥墩，柔性排架桩墩。(1)钢筋混凝土薄壁墩 薄壁墩的墩身直立,其厚度与高度比值约为1/101/15，墩身配置适量钢筋，采用C15以上混凝土。其结构简单轻巧,圬工量小,施工方便,适用于地基土软弱的桥位(图6-8a)。(2)柱式桥墩(3)柔性排架桩墩返回11/4/2022南京工业大学土木工程学院交通工程系11上一页 下一页(2)(

13、2)柱式柱式桥墩墩v墩身由分离的两根或多根立柱(或桩柱)所组成，是公路桥梁中采用较多的桥墩形式之一。柱式桥墩一般常在灌注桩的顶部浇一承台，在承台上设立柱，然后在立柱上再浇一盖梁，立柱的数量可根据桥宽和构造要求确定，一般采用24根，其直径为60150cm，目前我国较多采用的形式为钻孔灌注桩双柱式桥墩，即桩和柱直接连接，当墩身高度大于1.5倍的横向桩距时，通常在桩柱之间布置横系梁，以增加墩身的侧向刚度。v钻孔桩式桥墩适合于许多场合和各种地质条件。也可以把洪水位以下部分墩身做成实体式，以增强抵抗漂浮物的能力。返回11/4/2022南京工业大学土木工程学院交通工程系12上一页 下一页(3)(3)柔性排

14、架柔性排架桩墩墩v 桩墩是由单排或多排的钢筋混凝土桩与钢筋混凝土盖梁连接而成，其通过一些构造措施,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，或相邻的刚性墩台上，以减少单个柔性墩台所受的水平力。适用于低浅宽滩及通航要求低的河流。v轻型桥墩的共同点是均为钢筋混凝土结构，圬工体积小，结构轻巧，外型美观，施工速度快。但缺点是需耗费用于立模的材料和一定数量的钢筋。返回11/4/2022南京工业大学土木工程学院交通工程系13上一页 下一页3.3.拱拱桥桥墩墩 v拱桥是一种推力结构，其拱圈除传给桥墩垂直力外，还有较大的水平推力，故拱桥桥墩的尺寸一般比梁桥大，基本型式有重力式墩，

15、柱式桥墩，单向推力墩(图6-9)。拱桥桥墩的结构基本与梁桥相似。返回11/4/2022南京工业大学土木工程学院交通工程系14上一页 下一页6.1.3 6.1.3 桥台台的构造与设计的构造与设计 1.1.重力式桥台重力式桥台 2.2.梁桥轻型桥台梁桥轻型桥台 3.3.拱桥桥台拱桥桥台 返回11/4/2022南京工业大学土木工程学院交通工程系15上一页 下一页1.1.重力式桥台重力式桥台v梁桥和拱桥上常用的重力式桥台为U型桥台,由台帽、台身和基础三部分组成。台身是由前墙和两个侧墙构成的U字形结构。梁桥、拱桥桥台构造除在台帽部分有所差别外，其余部分基本相同，而且拱桥桥台一般较梁桥要大。vU型桥台构造

16、简单，可以用混凝土或片、块石砌筑。它适用于填土高度在810m以下或跨度稍大的桥梁；但桥台体积和自重较大，也增加了对地基的要求。v桥台内的填土容易积水，结冰后冻胀，使桥台结构产生裂缝，所以宜用渗水性较好的土夯实，并做好台后排水措施。继续11/4/2022南京工业大学土木工程学院交通工程系16上一页 下一页U U型型桥台的各部分台的各部分结构构台帽台帽v(1)台帽v梁桥台帽的结构和尺寸要求与相应的桥墩墩帽有许多共同之处，不同的是台帽顶面只设单排支座,另一侧设置背墙。而背墙的顶宽,对于片石砌体不得小于50cm，对于块石、料石砌体及混凝土砌体不宜小于40cm。台帽放置支座部分的配筋构造与墩帽结构相同。v拱桥桥台只在向河心的一侧设计拱座，在前墙顶面上还要砌筑背墙，用来挡住路堤填土和支承腹拱。继续11/4/2022南京工业大学土木工程学院交通工程系17上一页 下一页U U型型桥台的各部分台的各部分结构构台身台身(2)台身v台身由前墙和侧墙构成。前墙正面多采用10：1或20：1的斜坡。侧墙与前墙结合成一体，兼有挡墙和支撑墙作用。侧墙正面一般是直立的，其长度视桥台高度和锥坡坡度而定。前墙的下缘一般与锥