桥墩桥台的设计与计算PPT(99页)

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,LOGO,桥梁工程,第六篇 桥梁墩台,桥梁墩台类型和构造,1,桥墩的设计与计算,2,桥台的设计与计算,3,第一章 桥梁墩台的类型和构造,第一节 墩台类型及适用性,桥梁下部结构由,桥墩、桥台和基础,组成；,桥梁墩（台）主要由,墩（台）帽,(,盖梁,),、墩（台）身和基础,三部分组成，如图所示。,梁的自重及梁所承受的荷载，通过桥台、桥墩传给地基。,梁桥重力式墩台,近年来，国内外的城市桥梁中，涌现出丰富多彩的构造形式，这些有：（,1,）,单柱式墩,其截面可以是圆形、矩形、多角形等，这种桥墩的外貌轻盈，视空开阔，造价经济；（,2,）,多柱式墩,，其柱顶各自直接支撑上部结构的箱梁底板，柱间不设横系梁，显得挺拔有力，干净利落；（,3,）,矩形薄壁墩,，这种墩常将表面作成纹理（竖向或横向纹理），从而收到美观的效果；（,4,）,双叉形,和四叉形；（,5,）,T,形、,V,形和,X,形等,，这些型式除满足结构受力的要求外，都是为了达到造型美观的目的。,各种桥墩形式,一、梁桥桥墩,桥墩按其构造可分为,实体桥墩、空心桥墩、柱式排架桩墩、柔性墩和框架墩,等五种类型。,（,一）实体式（重力式）桥墩,实体桥墩是由一个,实体,结构组成,主要靠,自身重力平衡,外力保证桥墩稳定,。,它们由,墩帽,、,墩身,和,基础,构成。,实体式（重力式）桥墩,柱式桥墩的结构特点是由分离的,两根,或,多根立柱,（或桩柱）所组成。它的外型美观，圬工体积少，因此是目前公路桥梁中广泛采用的桥墩型式之一。,柱式桥墩,（,a,）单柱式；（,b,）双柱式；（,c,）哑铃式；（,d,）混合双柱式,（三）钢筋混凝土薄壁式墩和空心墩,在一些高大的桥墩中，为了减少圬工体积，节约材料，减轻自重，减少软弱地基的负荷，也可将墩身内部做成,空腔体,、即所谓,空心桥墩,。这种桥墩在外形上与实体重力式桥墩并无大的差别，只是自重较实体重力式的轻，因此，它介于重力式桥墩和轻型桥墩之间。几种常见的空心桥墩如图所示。,钢筋混凝土方形空心墩,钢筋混凝土薄壁式桥墩,（四）柔性（排架）墩,柔性排架桩墩其主要特点是，可以通过一些,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，以减少单个柔性墩所受到的水平力，从而达到,减小桩墩截面,的目的。,柔性排架桩墩,二、拱桥桥墩,拱桥桥墩通常采用,实体式（重力式,）和,桩（柱）式墩,（,1,）拱座,拱座相当于梁式桥墩（台）的墩（台）帽是直接支撑拱圈的部分，相邻桥跨的拱推力相互抵消后，将不平衡的推力传至墩身。,它的主要作用是：在它的一侧的桥孔因某种原因遭到毁坏时，能承受住单侧拱的恒载水平推力，以保证其另一侧的拱桥不致遭到倾坍。,当施工时为了拱架的多次周转，或者当缆索吊装设计的工作跨径受到限制时为了能按桥台与某墩之间或者按某两个桥墩之间作为一个施工段进行分段施工，在此情况下也要设置能承受部分恒载单向推力的制动墩。如图所示：,（,2,）单向推力墩,图,6-1-6,拱桥轻型单向推力墩,（,a,为斜撑墩,b,为悬臂墩）,a) b),（,3,）相邻两孔推力不相等的桥墩,变更相邻的矢跨比，调整拱座位置或拱上结构形式而使两推力或推力对桥墩弯矩大致相等。,一种是,重力式墩台,。这类墩、台的主要特点是靠,自身重量,来平衡外力而保持其稳定。因此，墩身、台身比较厚实，可以不用钢筋，而用天然石材或片石混凝土砌筑。它适用于地基良好的大、中型桥梁，或流冰、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。其主要缺点是,圬工体积较大,，因而其,自重和阻水面积,也较大。,另一种是,轻型墩台,。一般说来，这类墩台的刚度小，受力后允许在一定的范围内,发生弹性变形,，所用的建筑材料大都以钢筋混凝土和少筋混凝土为主，但也有一些轻型墩台，通过验算后可以用石料砌筑。,一、梁桥桥台,重力式桥台主要靠,自重来平衡,台后的土压力，通常用石料、片石混凝土或混凝土等圬工材料建造。,重力式,U,型桥台,a),梁桥桥台,b,）拱桥桥台,埋置式桥台将台身大部分埋入锥形护坡（溜坡）内，缩短翼墙（耳墙），仅由,台帽两侧耳墙,与路堤衔接，如图所示：,埋置式桥台,桩柱式桥台,桩柱式桥台是当前常用的桥台形式之一，它比实体埋置式桥台能节省更多的圬工，而且施工更为简易，如图所示：,轻型桥台的体积轻巧、自重较小，一般由钢筋混凝土材料建造，它借助结构物的,整体刚度和材料强度,承受外力，从而可节省材料，降低对地基强度的要求和扩大应用范围，为在软土地基上修建桥台开辟了经济可行的途径。,圬工薄壁轻型桥台,薄壁轻型桥台,（一）齿槛式桥台,结构特点：,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,增加磨擦和抗滑的,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。,空腹式桥台,:,前墙,、,后墙,、,基础板,和,撑墙,等部分组成。,前墙承受拱圈传来的荷载，后墙支承台后的土压力。在前后墙之间设置撑墙,3,4,道，作为传力构件，并对后墙起到扶壁，对基础板起到加劲作用。,组合式桥台,组合式桥台由,台身和后座,两部分组成台身部分承受拱的竖直压力，,后座部分则通过后座底板的摩阻力及台后的土侧压力,来平衡拱的水平推力。,正确的选择原则是：在,满足使用功能,的前提下，应符合,因地制宜,、,就地取材,、,方便施工,和,养护,、以达到,适用、安全,、,经济,、与,周围环境,协调、,造型美观,的目的。桥梁墩台的设计与结构受力、地质构造、土基条件、水文、水利以及河床性质有关。,必须保持,墩台的强度,和,稳定性,1.,顺桥向墩帽最小宽度,b,如图所示，,b,为：,式中：,f,相邻两跨支座间的中心距；,e,0,伸缩缝宽，中小桥为,2cm,5cm,；大跨径桥梁可按温度变化及施工放样、安装构件可能出现的误差等决定；温度变化引起的变位为：,（一）,.,梁式桥的实体墩,墩（台）帽厚度一般不小于,50cm,（二）,.,墩、台帽平面尺寸,其中：,l,桥跨的计算长度（因桥梁的分孔、联长、固定支座与活动支座布置不同而不同）；,温度变化幅度值，可采用当地最高和最低月平均气温及桥跨浇筑完成时的温度计算决定；,材料的线膨胀系数，钢筋混凝土构造物为；,、,桥跨结构过支座中心线的长度；,a,、,桥跨结构支座顺桥向宽度；,c,1,顺桥向支座边缘至墩身边缘的最小距离，见表,5-1-1,及图,5-1-8,；,c,2,檐口宽度，,5cm,10cm,。,e,0,=,Lt,t,支座边缘距台边缘最小距离,2.,横桥向墩帽最小宽度,B,B,为桥跨结构两外侧边支座中心距,+,支座底板横向宽度,+2,C,2,+,支座垫板至墩台边缘最小宽度的两倍。,ba/2+e,1,+e,0,/2+C,1,+C,2,3.,顺桥向台帽最小宽度,b,其中式中符号意义同前所示。,4.,横桥向台帽最小宽度,B,除应考虑支座布置情况外，还应结合桥面宽度（包括人行道）及接线路基宽度决定，使车辆及行人交通顺畅、安全方便。,拱桥拱座的纵、横向宽度可同样根据以上方法结合拱脚尺寸等情况决定，但是大跨径桥梁墩台台帽宽度需视上部结构类型而定。,（三）实体墩台顶帽钢筋的配置,配筋实例,二、墩（台）的构造要求,（一）对石料及混凝土墩台的要求,（二）对钢筋混凝土墩台的要求,三、支承垫石,基础 扩散角（刚性角）、沉降、顶宽的估算、侧坡,具体 尺寸、钢筋的 要求,一、作用计算,（一）永久作用,1.,结构重力；,2.,土的重力及土侧压力；,3.,预加力；,4.,水的浮力,；,5.,混凝土收缩及徐变、基础变位的作用。,第三节 墩台的作用计算与有关规定,（二）可变作用,1,、汽车制动力；,2,、流水压力、冰压力；,3,、支座摩阻力；,4,、风力。,（三）偶然作用,1,、 地震作用；,2,、 作用在墩身上的船只或漂浮物的撞击力。,二、作用效应组合原则,1.,只有在墩台上可能出现的作用，才进行,效应的组合,；,2.,当可变作用的出现,对墩台产生有利影响,的时候，该作用效应不应参与组合；,3.,施工阶段作用效应的组合，应按计算需要及墩台所处条件而定，结构上的施工人员和机具设备均应该按,临时荷载,加以考虑；,4.,多个偶然作用,不同时参与组合,；,三、墩台设计的有关规定,（一）,.,墩台的沉降和位移；,（,1,）简支梁桥的墩台,沉降和位移的容许极限值,，不宜超过：,墩台均匀总沉降值的,2L,；,相邻墩台均匀总沉降,1.0L,；,墩台顶面的水平位移值,0.5L,；,（,2,）拱桥墩台的,沉降和位移,的允许值由计算确定,（,3,）水平位移的计算，一般将桥梁实体墩作为一个在,基础顶面固结的悬臂梁,，同时不考虑由于墩顶位移后垂直作用引起的弯矩。计算结果偏大。,（二）柱式墩台盖梁的计算,墩台盖梁与柱应按,刚构,计算，当盖梁与柱的线刚度（,EI/l),之比大于,5,时，双柱式盖梁可按,简支梁,计算，多柱式墩台盖梁可按,连续梁,计算,。,规范规定：,四、墩台设计的内容和要求,（,1,）墩身任意截面应有足够的,强度,，在荷载作用下不致破坏，也不得发生过大的裂缝等病害。,（,2,）桥墩基本是压弯结构件，必须保证纵向,挠曲的稳定性,（,3,）在各种作用下墩,顶弹性水平位移不宜过大,（,4,）必须验算,墩台的整体,抗倾覆和抗滑动的稳定性,。,验算步骤：,（,1,）该验算项目,最不利作用效应组合,的计算,（,2,）计算在相应作用效应组合下，控制截面的,最大应力、偏心值或位移值和稳定性,（,3,）进行,截面强度,、,合力偏心距,或,位移,以,稳定性,验算,第四节 墩台的附属结构物,一、锥坡护坡及溜坡,为了保护桥台与引道边坡的稳定，防止冲刷水毁，应该在两侧及岸墩向河侧设置锥形护坡。岸墩前的称为,溜坡,。,二、破冰体：,破冰棱设置在最低水位线以下,0.5,到最高水位以上,1.0m,破冰体与实体墩示意,三、桥台搭板,一、拟定桥墩各部尺寸,:,根据桥梁上部构造的宽度选定墩顶长度,二、计算与验算要点,（一）作用效应计算,1,梁桥重力式桥墩,第一种组合：按桥墩各截面上可能产生的,最大竖向力,的情况进行组合，验算,墩身强度和基底最大应力,，两跨满可变作用的一种或几种。,第二种组合：按桥墩各截面在,顺桥方向,上可能产生的,最大偏心,和,最大弯矩,的情况进行组合。在相邻两孔的一孔上，布置可变作用,.,验算,墩身强度,、,基底应力,、,偏心矩,以及,桥墩的稳定性,第三种组合：按桥墩各截面在,横桥方向,可能产生,最大偏心,和,最大弯矩,的情况进行组合。 将可变作用布置偏于桥面的一侧。验算,墩身强度,、,基底应力,、,偏心矩,以及,桥墩的稳定性,第二章 桥墩的设计与计算,第一节 实体式（重力式）桥墩,桥墩上纵向布载情况 桥墩上横向布载情况,2,拱桥重力式桥墩,（,1,） 顺桥方向的作用及其效应组合,对于普通桥墩应为相邻两孔的永久作用，在,一孔或跨径较大的一孔满布汽车车道荷载和人群荷载,，其它可变作用中的,汽车制动力、纵向风力、温度影响力,等，并由此对桥墩产生不平衡水平推力、竖向力和弯矩对于单向推力墩则只考虑相邻两孔中跨径较大一孔的永久作用效应。,图,6-2-2,不等跨拱桥桥墩受力情况,（,2,）横桥向的作用及其效应组合,在横桥方向作用于桥墩上的外力有风力、流水压力、冰压力、船只或漂浮物撞击力、或地震力等。但是对于公路桥梁，,横桥方向的受力验算一般不控制设计,。,以上所述的各种作用效应组合是对重力式桥墩而言的，对于其它型式的桥墩，则要根据它们的构造和受力特点进行具体分析，然后参照上述的一般原则，进行个别的作用效应组合。这里要提出注意的是：,第一，不论对于哪一种形式的桥墩，均应按,承载能力极限状态,的设计要求，进行作用效应的组合。,第二，,桥规,中还规定，有些可变作用实际上,不可能同时出现或是同时参与组合的概率比较,小，不应同时考虑其作用效应的组合。,都必须满足桥梁规范中规定的,强度安全系数,和,结构稳定系数,对于梁桥和拱桥重力式桥墩的计算，虽然在作用效应组合的内容上稍有不同，但是就某个截面而言，这些外力都可以合成为,竖向,和,水平,方向的合力（用和表示）以及绕该,截面,x,x,轴和,y,y,轴的弯矩,（用和表示），如图所示。,墩身底截面强度验算,（二）墩身截面强度和偏心距验算,对于较矮的桥墩一般验算墩身的,突变处截面,和,墩底截面,；对于较高的桥墩，由于控制截面不确定在墩身底部，则应沿墩身竖向,每隔,2,到,3,米,验算一个截面。,（三）墩顶水平位移的验算,对于高度超过,20m,的重力式墩台，应验算墩顶沿顺桥向的弹性位移，并使其符合规定要求。墩台顶面水平位移的容许极限值为,:,（四）承台基础底面岩土的承载力和偏心距验算,1.,基地岩土的承载力验算,:,基础的稳定性和基低岩石的承载力加以验算,（,1,）当基底只承受,轴心荷载：,(2,）当基底单向,偏心受压,，承受竖向力,N,和弯矩,M,的共同作用时，还应满足下式条件：,（,3,）当基底,双向偏心受压,，承受竖向力,N,和绕,x,轴弯矩与,y,轴弯矩共同作用时，还应满足下式条件：,当设置在基岩上的桥墩基底的合力,偏心距超出核心半径,时，其基底的一边将会出现拉应力，由于不考虑基底承受拉应力，故需按基底应力重分布，重新验算基底最大压应力，其验算公式如下：,2,基底合力偏心距的验算,(1),为了使永久作用基底拉应力分布比较均匀，防止基底最大压应力与最小压应力相差过大，导致基底产生不均匀沉陷和影响桥墩的正常使用，故在设计时，应对,基底合力偏心距加以限制,。应满足表的要求。,荷载情况,地基条件,合力偏心距,备 注,墩台仅承受永久作用标准值效应组合,非岩石地基,拱桥、刚构桥墩台，其合力作用点应尽量保持在基底重心附近,墩台承受作用标准值效应组合或偶然作用（地震作用除外）标准值效应组合,非岩石地基,应考虑应力重分布，且符合抗倾覆稳定系数,较破碎,极破碎岩石地基,完整、较完整岩石地基,(2),基底重心轴的偏心矩,(3),单向或双向偏心受压,（五）墩基础的稳定性验算,1,抗倾覆稳定性验算,即：,上述方程左边第一项为,稳定力矩,，第二项为,倾覆力矩,。,由此可见，抵抗倾覆的,稳定系数,可按下式验算：,式中：,稳定力矩；,倾覆力矩；,不考虑其分项系数和组合系数的作用标准值组合或偶然作用（地震除外）标准值组合引起的竖向力（,kN,）；,竖向力对验算截面重心的力臂（,m,）；,不考虑其分项系数和组合系数的作用标准值组合或偶然作用（地震除外）标准值组合引起的水平力（,kN,）；,在截面重心与合力作用点的连接线上，自截面重心至验算倾覆轴的距离（,m,）；,所有外力的合力,R,在验算截面的作用点对基底重心的偏心距。,2,抗滑动稳定性验算,抵抗滑动的稳定系数,K,c,，按下式验算,：,式中：,各竖向力的总和（包括水的浮力）；,抗滑稳定水平力总和；,滑动水平力总和；,基础底面（圬工）与地基土之间的摩擦系数，若无实测值时可参照表,6-2-2,选取。,一、柱式桥墩的构造特点,第二节 桩柱式桥墩,桥墩的立面形式,（一）盖梁设计,1.,作用计算,永久作用、可变作用、施工吊装荷载、桥墩沿纵向的水平力,2.,作用效应计算：,3.,截面配筋计算：,弯矩和剪力包络图,（二）墩柱设计,1.,作用计算：,永久作用、汽车作用,2.,截面配筋,:,轴心受压或偏心受压计算,3.,裂缝验算：,0.20mm,0.15mm,二、设计与计算要点,第三节 柔性排架桩桥墩,一、桥墩形式与一般构造,二、设计与计算要点,梁桥柔性墩计算图式,（一）基本假设,（,1,）外荷载除汽车荷载外，还要计入汽车制动力、温度影响力，必时还包括墩身受到的风力，但梁身的混凝土收缩、徐变等次要因素可忽略不计。,（,2,）计算制动力时,各墩台受力按墩顶抗推刚度分配。在计算土压力时，如设有实体刚性墩台，则全部由有关刚性墩台承受。如均为柔性墩，则由岸墩承受土压力，并假定此时各个墩顶与上部构造之间不发生相对位移。,（,3,）计算温度变形时，墩对梁产生的竖向弹性拉伸或压缩影响忽略不计，而只计桩墩顶部水平力对桩墩所引起的弯矩的影响。,（,4,）在计算梁墩之间橡胶支座的水平力剪切变形时，忽略因梁体的偏转角对它的影响。,柔性墩结构及计算图示,钢筋混凝土柔性排架桩墩台,是由成排的预制打入桩或钻孔灌注桩顶连接钢筋混凝土盖梁组成的,.,（二）计算步骤,1,墩抗推刚度的计算,1,、当墩柱下端固定在基础或承台顶面时，,2,、当考虑桩侧土的弹性抗力时，则按桩基础的有关公式计算，,上式中：,单位水平力作用在第,i,个柔性墩顶产生的水平位移（,m/kN,）；,第,i,墩柱下端固接处到墩顶的高度（,m,）；,I,墩身横截面对形心轴的惯性矩（,m,4,）。,2,墩顶制动力的计算,式中：,作用在第,i,墩台的制动力（,kN,）；,全桥（或一联）承受的制动力（,kN,）。,于是墩顶水平位移为：,3.,梁的温度变形引起的水平力,当温度下降时桥梁上部结构将缩短，两岸边排架向河心偏移。当温度上升时，桥梁上部结构将伸长，,两岸边排架向路堤偏移,。因此，无论温度升高或降低，必然存在一个温度变化,偏移值等于零的位置,（称为温度中心）。在求排架的偏移值时，需先求出这个位置。,温度变化时柔性排架墩的偏移图式,如图所示，图中：,x0,为温度中心,0,0,线至,0,号排架的距离；,i,桩的序号，,i=0,，,1,，,2,n,，,n,为总排架数减,1,；,第跨的跨径。,如果用,x1,、,x2,xi,表示自,0,0,线至,1,，,2,i,号排架的距离，则得各墩顶部由温度变化引起的水平位移为 ：,式中：,上部结构的线膨胀系数；,温度升降的度数。,， 均带有正负号，以自,0,0,线指向,x,轴正轴为正,各排架桩顶所受的温度力为,:,在温变作用下，各墩顶水平力之和必为零，即：,联立解式便得到,(6-2-10),，,当各跨跨径相同都为,L,时,:,4.,由于墩顶产生水平位移、竖向力引起墩身弯矩而产生的水平力,竖向力包括上部结构恒载及活载反力，墩身自重忽略不计，近似取柔性墩身变形曲线为二次抛物线如图所式，则：,柔性墩变形曲线,以一跨梁（水平链杆）与柔性墩组成的一个一次超静定结构，取水平链杆轴力为赘余未知力，于是：,5.,由于墩顶偏心弯矩产生的水平力,第四节 空心薄壁桥墩,一,、空心墩构造形式和要求,（一）构造形式和特点,空心墩截面形式,空心桥墩,二、设计与计算要点,（一）空心墩的承载力和稳定性计算,:,偏心受压构件、钢筋的强度和整体稳定性,（二）空心墩顶位移的计算：,1.,动力作用下的位移值的计算,(1),制动力及梁上风力作用下墩顶位移计算,空心桥墩在构造尺寸上应符合下列规定：,（,1,）墩身最小壁厚，对于钢筋混凝土不宜小于,30,厘米，对于混凝土不宜小于,50,厘米。,（,2,）墩身内应设横隔梁或纵、横隔板，以加强墩壁的局部稳定性。,（,3,）墩身周围应设置适当的通风孔或泄水孔，孔的直径不小于,20,厘米；墩顶实体段以下应设置带门的进入洞或相应的检查设备。,(2),风力作用下墩顶位移计算,(3),弯矩作用下墩顶位移计算,式中：,P ,墩顶集中力；,l ,桥墩高度；,E ,弹性模量；,I ,截面惯性矩；,q ,均布荷载；,M,0,墩顶集中弯矩。,2.,温度位移,日照引起的桥墩温度位移是不可忽视的，但目前对其尚无统一的计算公式。当墩顶无支撑约束时，最大墩顶位移 按下式计算：,式中：,H,墩高；,钢筋混凝土的膨胀系数；,T,0,墩身截面的最大温差；,b,b,0,截面宽度与空心部分截面宽度；,K,4,C,4,常数；,I,0,墩身截面重心轴惯性矩。,（三）墩壁的局部稳定性验算,圆形空心混凝土或钢筋混凝土桥墩中心受压,短波局部稳定,的临界应力简化公式为：,圆形空心墩在中心受压下,长波失稳的,临界应力公式为：,式中：,E,弹性模量,t,壁厚,R,中面半径。,式中：,l,桥墩高度,m,高度方向失稳时的变形状态系数；,n,反映失稳时截面变形状态系数。,可见长波局部稳定临界应力非但与,t/R,有关，而且与,l,有关。但其最低值即控制值，是当,n=2,m=1,时，此时仅与,t/R,和,E,有关。,对于矩形空心板桥墩，其计算方法与圆形墩不同：,符号含义示意,矩形墩板,墙壁局部失稳形态,墩壁局部稳定计算图示示例,（四）固端应力估算,在距离墩顶和墩底,实体段一定距离（,0.51.0R,外）,的截面上，其应力分布尚符合材料力学的计算结果，故可把空心墩视为一偏心受压构件；两端部分应考虑固端应力的影响。,（五）温度应力,1.,竖向温度应力,（,1,）竖向局部温度应力,（,2,）竖向外约束温度应力,2.,横向温度应力,（,1,）横向框架约束温度应力,温度应力 计算图示,（,2,）横向自约束应力,（六）空心墩墩帽计算：,墩帽的高度,（七）桥墩自振周期的计算：,悬臂梁来考虑,第一节 实体式,(,重力式,),桥台计算,二、设计要点：,应计入车辆作用引起的土侧压力,（一）施加在桥台上的作用,1.,永久作用,1,）上部结构重力通过支座（或拱座）在台帽上的支承反力；,2,）桥台重力（包括台帽、台身、基础和土的重力）；,3,）混凝土收缩在拱座处引起的反力；,4,）水的浮力；,5,）台后土侧压力，宜以主动土压力计算，其大小与压实度有关。,第三章 桥台的设计与计算,一、桥台主要尺寸的拟定：,U,形桥台、埋置式桥台、八字形桥台、埋置式桥台、八字形桥台、埋置衡重式高桥台,2.,可变作用,（,1,）基本可变作用,：作用在上部结构上的汽车荷载，除对钢筋混凝土桩,(,或柱,),式桥台应计入冲击力外，其它各类桥台均不计冲击力；,（,2,）,其他可变作用,：,汽车荷载引起的制动力；上部结构因温度变化在支座（或拱座）上引起的摩阻力（或反力）等。,3.,偶然作用,只包含地震力，不考虑船只或漂浮物的撞击力等,4.,施工作用,（二）作用效应组合,1.,梁桥桥台的荷载布置及组合,车辆荷载沿顺桥向的三种布置方案，即：,1,）,仅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；,2),仅在桥跨结构上布置荷载，温度下降，向桥孔方向的制动力及台后土侧压力。,3,）在桥跨结构上和台后破坏棱体上都布置车辆荷载。同上,作用在梁桥桥台上的荷载,2.,拱桥桥台的荷载布置及组合,桥上满布车辆荷载与人群，使桥台有向桥跨方向滑动的趋势。,台后破坏棱体上布置车辆荷载，使桥台有向路堤方向滑动的趋势。,拱桥桥台作用效应组合图示,（三）桥台承载能力和稳定性验算,桥台台身,承载能力、基底承载力、偏心以及桥台稳定性验算和桥墩,相同。如果,U,型桥台两侧墙宽度不小于同一水平截面前墙全长的,0.4,倍时，桥台台身截面验算应把,前墙和侧墙,作为整体考虑其受力。否则，台身前墙应按独立的挡土墙进行验算。,二、设计与计算要点：,1,、,上下铰接、验算台身截面承载力,（竖梁）,、,2,、台身和翼墙视为,弹性地基上的短梁,，,弯曲强度，,3,、基础底面基础地基容许承载力的验算,（一）桥台作为竖梁时的强度计算,1.,利用,上部构造和下部的支撑梁,作为桥台的支撑，以防止桥台向跨中移动；,2.,整个构造物形成为,四铰钢架系统,；,3.,除台身按上下铰接支撑的,简支竖梁,承受水平土压力外，桥台还应该作为,弹性地基上的梁,加以验算。,它包括以下三项：,第二节 轻 型 桥 台,一、轻型桥台的特点和构造要求,1.,验算截面处的竖直力,N,1,）桥跨结构恒载在单位宽度桥台上的支点反力,N1,；,2,）单位宽度台帽的自重,N2,；,3,）验算截面以上单位宽度台身的自重,N3,。于是,2.,土压力计算,土压力及计算图式,1,）单位台宽由填土本身引起的土压力,E,r,它呈三角形分布，其计算公式为,2,）单位台宽由车辆作用引起的土压力,Ec,成均匀分布：,3,）单位台宽的总土压力,4,）等代土层厚度,h,式中：,台后填土容重；,土的内摩擦角；,填土表面与水平面的夹角；,桥台或档土墙与竖直面的夹角；,台背或墙背与填土间的摩擦角。,布置在,B,l,0,面积内的车轮或履带重；,B,桥台计算宽度；,计算土层高度；,台后填土的破坏棱体长度，同时,3.,台身作用效应计算,1,）计算图式,台身按上下铰接的简支梁计算，如图所示。对于有台背的桥台，因上部构造与台背间的缝隙已用砂浆或小石子混凝土填实，保证了有牢靠的支撑作用。因此，台身受弯的计算跨径为,H,0,桥跨结构与支撑梁间的净距；,d,支撑梁的高度；,c,桥台背墙的高度。,式中：,2,）作用效应计算,在计算截面弯矩,M,时，轴力,N,的影响忽略不计，而是放在强度验算中考虑。对于跨中截面其弯矩为,在台帽顶部截面的剪力为,在支撑梁顶面处的剪力为,3,）计算截面的垂直力,P=P,1,+P,2,+P,3,4,）截面承载力验算,（,二）桥台在本身平面内的弯曲强度验算,桥台受力图式,设梁上作用着一段对称的均布荷载，则梁的最大弯矩产生在中点，其计算公式为：,（三）基地应力验算,桥台重力引起的基底应力分布图,桥台的基底应力为,桥台本身自重引起的和桥跨结构、车辆荷载引起的应力之,和。桥台自重引起的基底应力可按台墙因自重不致发生弯曲的假定计算。荷载引起的基底最大应力可按下式求得。,（二）拱桥轻型桥台,一、轻型桥台设计的基本假定,1.,桥台只,绕基底转动而无滑动,；,2.,台后计算土压力是由,静止土压力和桥台变位所引起的 土的弹性抗力,所组成；,3.,桥台的刚度极大,，它本身的变形相对于整个桥台的位移可以忽略不计,二、静止土压力,台身弹性抗力计算图示,三、土的弹性抗力强度,设在台口处土的弹性抗力强度,Pk,相应的桥台绕基底重心的刚体转角为,，于是,距基底重心的水平距离为,x,的土的弹性抗力强度为,将以上公式整理可得,台背土抗力对基底重心的力矩,基底土抗力对基底重心的力矩,由平衡条件可知,故,式中：,Mc,作用于桥台一米宽度上水平推力,H,垂直反力,V,，桥台自重,G1,及地基以上土重,G2,，台后静止土压力,Wi,和,Bi,等对基底重心的力矩，向台方向转动者为正；,f,拱的计算失高；,I,0,基底截面的惯性矩,h,2,、,x,、,、,分别为高度、水平距离、转角和位移；,k,，,k,0,分别为台背上和地基上的弹性抗力系数，也可直接采用实验值。当地基土与台背上为同一类土时，则,k,0,/k=1.25,四、强度验算,1.,台口抗剪强度可用下式验算,2.,台身强度验算,五、基底应力验算,当基础设置在非岩石和岩石地基上，且合力偏心距不超过基底核心半径时，均可按下式计算。,式中：,x1,，,x2,分别为基底重心至最大和最小应力边缘的距离；,地基容许承载力,当基础设置在坚密岩石地基上，基底的合力偏心距,e,0,超出核心半径,时，仅按受压区计算基地最大压应力，不考虑基底承受拉力，其计算原理如下。,根据基地弹性抗力对基底重心的力矩等于作用在台上各力对基底重心的力矩的原理，当不计基底拉应力时，可按右图的计算图式计算。计算时可取一米的桥台宽度，对矩形基底截面，最大边缘压应力,的计算公式相似，即,基底的受压宽度可根据总垂直外力,V+G,应与基底土的总承载力相等的原则。,0.75b,（岩石）,0.80b,（较差岩石）,六、稳定性验算,1.,路堤稳定性验算,当桥台向台后方向偏转时，保证台后填土不破裂的安全系数,Kc,按下式计算：,式中：,p,b,台口处被动土压力强度，公式如下,p,j,（,1,）,台口处静止土压力 强度,p,k,台口处弹性抗力强度,其中：,c,土的粘聚力,土的内摩擦角,2.,抗滑稳定性验算,为了保证桥台基底只有转动，而无滑动，应根据荷载不知的两种不同情况进行抗滑稳定性验算。,（,1,）桥跨上布满活载（考虑静止土压力加工抗力），验算向路堤方向滑动的安全系数,Kc,，即,式中：,Bj,桥台台身部分所受的静止土压力；,f1,圬工与地基间的摩擦系数；,H,考虑拱背部分静止土压力在内的水平推力。,（,2,）台后布置车辆荷载（考虑超载及主动土压力），验算向河心滑动的安全系数。,第三节 框架式桥台,一、一般构造与适用条件,是一种与桩基础配用的轻型桥台，适用于地基承载力较低，台高大于,4.0m,跨径大于,10m,的桥梁。,框架式桥台,二、设计与计算要点,（一）台帽,1.,框架式桥台由,台帽、盖梁、背墙、耳墙,和,挡板,组成。,2.,耳墙视为,单悬臂固结梁,，水平方向承受土压力和车辆荷载引起的水平压力。,3.,挡板仅起侧面挡土,的作用。,（二）台身与基础,1.,墙式台身,2.,柱式台身,3.,基础,第四节 组合式桥台梗要,一、构造形式与要求,1,、加筋土桥台,加筋土桥台,2,、锚拉板式桥台,锚拉板式桥台,桥台与挡土墙组合式桥台,3,、桥台,挡土墙组合桥台,4,、后座式组合桥台,二、设计与计算要点,1,、构件尺寸拟定与拉杆布置,2,、土压力计算,3,、拉杆受力与拉杆长度计算,4,、加筋土结构内部稳定性验算,5,、拉杆截面承载力验算,6,、整体稳定性验算,