ysy-04桥梁的墩台-L.ppt

1 第四章桥梁的墩台 第一节概述第二节桥墩类型第三节桥台类型第四节墩台荷载计算 桥梁工程 2 复习 桥梁的基本组成 第一节概述 是桥梁的下部结构 承受上部结构传来的荷载 并将上部荷载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 支挡台后路基填土并把桥跨与路基连接起来 一 墩台的作用与要求 一 墩台的作用与要求二 墩台的组成 3 桥梁墩台除承受上部结构的作用力外 桥墩还受到 作用桥台还受到 作用因此 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 地基与基础之间的摩阻力等也都有一定的要求 墩台的受力情况与要求 4 跨越珠江水系西江 桥梁全长1682米 主桥由两孔160 独塔混凝土斜拉桥与21孔50 连续箱梁组成 1988年6月建成通车 1990年获国家科技进步二等奖 1991年获国家优秀设计铜奖 通航孔按横桥向船舶撞击力1200吨进行防撞设计 非通航孔按横桥向撞击力40吨进行船撞设防 桥梁事故1 广东九江大桥 5 2007年6月15日5时左右 大桥被运输船 南桂机035 撞击23号桥墩 造成3座桥墩倒塌 200多米桥面坍塌 2009年6月10日 新桥 跨径200米的斜拉桥 试通车 这次桥梁撞塌事故引发了对桥梁安全的高度关注 交通部也决定提高重要桥梁安防标准 6 大桥全长328 45m 桥面宽13m 桥型为4孔65m跨径等截面悬链线空腹式无铰拱 腹拱采用等截面圆弧拱 桥墩高33m 为连拱石拱桥 原计划于2007年8月底完成大桥建设 9月20日竣工通车 为湘西自治州50周年庆典献礼 桥梁事故2 凤凰沱江大桥 2007年5月11日拍摄 7 2007年8月13日16时40分左右 该桥发生特别重大坍塌事故 造成64人死亡 4人重伤 18人轻伤 直接经济损失3974 7万元 事故的直接原因 主拱圈砌筑材料不满足规范和设计要求 上部构造施工工序不合理 砌筑质量差 降低了拱圈的整体性和强度 随着拱上荷载的不断增加 造成1号孔主拱圈靠近0号桥台一侧约3至4m宽范围内的拱圈砌体强度达到破坏极限而坍塌 受连拱效应影响 整个大桥迅速坍塌 8 二 墩台的组成 主要由墩台帽 墩台身和基础三部分组成 梁桥重力式墩台 9 二 墩台的组成 主要由墩台帽 墩台身和基础三部分组成 墩帽 桥墩顶部的传力部分 把桥梁支座传来的相当大的集中力 分散均匀地传给墩身墩身 不仅承受墩帽传来的力 本身还要受到水压力 风压力 船只漂浮物撞击等基础 桥梁基础的作用是承受上部结构传来的全部荷载 并把它们和下部结构荷载传递给地基 10 第二节桥墩类型 重力式桥墩轻型桥墩 空心薄壁墩 柱式墩 柔性墩 框架式墩 11 第二节桥墩类型 重力式桥墩轻型桥墩 空心薄壁墩 柱式墩 柔性墩 框架式墩 双薄壁墩 拉会高架大桥大 中跨径公路桥梁 V型墩 集庆门桥 12 主要靠自重 包括桥跨结构重力 维持稳定 桥墩自身刚度大 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 一 重力式桥墩 13 墩帽应力较集中 大跨径重力式桥墩墩帽厚度一般 0 4m 中小跨梁桥也 0 3m 并设5 10cm的檐口 墩帽采用C20以上混凝土 配 8 12的构造筋 在支承部位要加设钢筋网 14 截面型式 矩形圆形圆端形尖端形 梁式桥的墩身顶宽 小跨径 80cm 中跨径 100cm 侧坡坡度一般20 1 30 1 图 墩身常用C15或以上的片石混凝土浇筑 或用浆砌块石 也可以用混凝土预制块砌筑 15 二 空心桥墩 桥墩高度较大时 可将墩身内部做成空腔体 以减少圬工体积 节约材料 减轻自重 降低对地基的要求等 16 材料强度能得到充分发挥 对流水 泥砂 或流冰的抗冲击能力差 不宜在有上述情况的河流中采用 可采用钢筋混凝土或混凝土 墩身最小壁厚 对于钢筋混凝土不宜小于30cm 对于混凝土不宜小于50cm 壁厚在30 50cm的空心式桥墩也叫空心薄壁墩 墩身内应设隔板 以加强墩壁的抗撞能力 二 空心桥墩 17 柱式桥墩一般由基础上的承台 柱式墩身和盖梁组成沿桥横向常由1 4根0 6 1 5m的大直径圆柱 或方形 六角形等 使墩身具有较大的强度和刚度 是目前公路桥梁中广泛采用的桥墩形式 三 柱式桥墩 18 柱式桥墩 当墩身高度大于6 7m时 可设横系梁加强柱身之间的横向联系 如在双柱间加做40 60cm厚的横隔墙 成为哑铃式 漂流物严重且墩身较高时 可把高水位以下的墩身做成实体式 成为混合双柱式墩 19 四 柔性墩 传统的简支梁一端设固定支座 另一端设活动支座 在顺桥向 墩台间的联系被完全隔断 各桥墩单独承担梁上传来的制动力或牵引力 为抵抗强大的水平力作用 桥墩截面不得不做得较大 形成 胖柱 柔性墩 其顺桥方向的墩身尺寸很小 上部结构传来的水平力可以传递到若干个墩台 或相邻的刚性墩台上 以减少单个墩所受的水平力 从而减小桩墩截面 20 沅陵沅水大桥 桥全长767 3m 桥宽16m 主桥采用85 140 85 42 m 4跨不对称预应力混凝土连续 刚构桥 最高桥墩达52 4m 为双肢薄壁柔性墩 双肢中距6 8m 引桥为9孔42m预应力混凝土连续梁 双柱式墩采用无帽梁 盖梁 结构 在柱顶下0 5m处设一系梁 基础采用 3 5m大直径嵌岩钻孔桩 21 第三节桥台类型 重力式桥台 石 素混凝土轻型桥台 钢筋混凝土组合式桥台 桥台的形式决定于路堤填土高度 桥跨结构类型 基底地质 水文条件及河流地形等因素 22 靠自重平衡台后的土压力 台身多数由石砌 片石混凝土或混凝土等圬工材料建造 并采用就地建造的方法 桥台的整体性好 刚度大 抗倾覆能力强 但是由于桥台是实体 故自重较大 一 重力式桥台 23 U型桥台构造简单 施工方便 但工程量大 适用于填土高度在8 10m以内跨度稍大的桥梁 侧墙间应填以渗透性较好的土 台内填土不得有积水 否则会因为结冰而冻胀 使得桥台开裂 桥台后应设防水层 并将积水引向设于桥台后横穿路堤的盲沟内 盲沟 锥坡 24 埋式桥台当填土较高时 为减少桥台长度节省圬工 可将桥台前缘后退 使桥台埋入锥体填土中 25 26 八字式和一字式桥台 27 利用钢筋混凝土结构的抗弯能力来减少圬工体积而使桥台轻型化 优点是 结构自重轻 施工方便 二 轻型桥台 钢筋混凝土薄壁桥台由扶壁式挡土墙和两侧的薄壁侧墙所构成 适用于在软土地基上建造的桥梁 28 为使桥台轻型化 桥台本身主要承受桥跨结构传来的竖向力和水平力 台后的土压力由其他结构来承受 从而形成了组合桥台 优点 受力明确 节省材料 缺点 构造复杂 施工不方便 锚定板式 框架式组合桥台等 三 组合桥台 29 分离式台身与锚定板 挡土结构分开 台身主要承受上部结构传来的竖向力和水平力 锚定板承受土压力 结合式台身与锚定板结构结合在一起 台身兼做立柱或挡土板 所有水平力假定均由锚定板的抗拔力来平衡 台身仅承受竖向荷载 锚定板式 30 框架式组合桥台 常用于地震区 桥台 挡土墙 梁 31 第四节墩台计算 一 作用在桥梁墩台上的荷载 1 恒载和水的浮力2 侧向土压力3 汽车荷载及其冲击力4 汽车荷载的制动力5 流水压力及冰压力6 船只撞击力7 地震力 32 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 位于透水地基上的墩台 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 33 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 梁式桥台的水平土压力使桥台向河心移动 因此 侧向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 34 3 汽车荷载冲击力 冲击力的计算按公路桥涵设计规范进行 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 对于重力式实体墩台 冲击力的作用衰减很快 因此 可不计冲击影响 35 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 制动力的作用点在设计车道桥面以上1 2m处 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 公路 级汽车制动力标准值不得小于165kN 公路 级不得小于90kN 36 5 船舶或漂流的幢击力 偶然荷载 但是对桥墩结构的危害性很大 37 38 黄河凌汛