桥梁墩台的构造与设计.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,2008-5-31,桥梁工程,桥梁工程(,Bridge Engineering,),授课人：*,*土木工程与力学学院,建筑之家,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：,浅埋基础,(刚型和柔性扩大基础)；,深基础,(桩基础和沉井基础),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,；,1,2,510cm,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，50mml00mm。,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,（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,(,),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3:110 :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,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,倍的桩,(,或,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4.05.0m,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,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,3,0cm30cm,;,桩长在,10,14m,时，为,35cm35cm,;,桩长,15m,时，采用,40cm40cm,。,桩间距,3,倍桩边长,，一般为,，,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23m, 截面尺寸20cm30cm,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,4080cm,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,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,34m,，厚度为,1530cm,，后端高度为,50cm,前端高度为,100250cm,，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,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56m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）,2)过梁式框架组合桥台,3)台墙隔离组合桥台,第三节 拱桥墩台,一、拱桥桥墩的构造,1. 重力式桥墩,b,1,80cm，混凝土b,1,=1/15/25拱跨，石砌b,1,=1/10/20拱跨,墩身两侧斜面坡可为20:130:1,2. 轻型桥墩,拱桥的轻型桥墩有,桩柱式桥墩,和,斜撑式桥墩,几种类型，目前所用的拱桥轻型桥墩，一般为配合钻孔灌注桩基础的柱式桩墩。,当拱桥跨径在10m左右时，常采用两根直径为100cm的钻孔灌注桩;跨径在20m左右时可采用两根直径为120cm或三根直径为100cm的钻孔灌注桩;跨径在30m左右时可采用三根直径为120130cm的钻孔灌注桩。,二、拱桥桥台的构造,1. 重力式桥台,2. 轻型桥台,拱桥常用的重力式桥台是U形桥台，与梁桥中的U形桥台相比，在结构构造上除在,拱座,和,前墙,两部分有所差别外，其余部分也基本相同。,常用的轻型桥台有:,八字形桥台,、,U字形桥台,、,背撑式桥台,、,空腹式桥台,和,齿槛式桥台,。,1) 八字形桥台,前墙可以是等厚度的，也可以是变厚度的。变厚度台身的背坡为2:14:1，翼墙的顶宽一般为40cm。前坡为10:1，后坡为5:1。为了防止基底向桥跨滑动，基础应有一定埋置深度。,2) U字形桥台,前墙与侧墙之间应设变形缝，以适应桥跨的可能变位。,3) 背撑式桥台,当桥台较宽时，为了保证结构的强度和稳定性，可以在八字形或U字形的前墙背后加一道或几道背撑，构成,字形,、,E字形,等水平截面形式的前墙。,4) 空腹式桥台,空腹式桥台是由,前墙,、,后墙,、,基础板,和,撑墙,等部分组成。在前后墙之间设置34道撑墙，作为传力构件，并对后墙起到扶壁、对基础板起到加劲作用，最外边的撑墙可以做成阶梯踏步，供人们上下河岸，空腹可以是敞口的，也可以是封闭的。,这种桥台一般是在软土地基、河床无冲刷或冲刷轻微、水位变化小的桥位上采用。,5) 齿槛式桥台,齿槛式桥台是由,前墙,、,侧墙,、,后墙底板,和,撑墙,几个部分组成。,其结构特点是:,基底面积较大，可以支承一定的垂直压力;底板下的齿槛可以增加摩擦和抗滑的稳定性;台背做成斜挡板，利用它背面的原状土和前墙背面的新填土，共同平衡拱的水平推力;前墙与后墙板之间的撑墙可以提高结构的刚度。,齿槛的宽度和深度一般不小于50cm。这种桥台适用于软土地基和路堤较低的中、小跨径拱桥。,3. 组合式桥台,组合式桥台由,前台,和,后座,两部分组成，前台的桩基或沉井基础承受拱的竖向力，台后的主动土压力以及后座基底的摩擦力来平衡拱的水平推力。考虑到主拱水平推力向后传递时有向下扩散的影响，后座基底标高应低于拱脚截面底缘的标高。前台台身与后座两部分之间必须密切贴合，其间应设置成既密贴又可相互自由沉降的隔离缝，以适应两者的不均匀沉降。,