第三章市政橋梁工程三

第五節(jié)橋梁墩臺與基礎(chǔ)的構(gòu)造一、橋梁墩臺橋梁的下部結(jié)構(gòu)——橋墩、橋臺和基礎(chǔ)。它們的基本作用——支承橋跨結(jié)構(gòu)。橋墩——支承著相鄰的兩孔橋跨,居于全橋的中間部位。橋臺——居于全橋的兩端,它的前端支承著橋跨,后端與路基銜接,支擋臺后路基填土并把橋跨與路基連接起來。橋墩、橋臺的結(jié)構(gòu)受力分析采用下端固定的豎向懸臂桿件圖式承受荷載主要：橋跨恒載,列車的重量、離心力、制動力以及作用于橋跨上和列車上的風(fēng)力等。墩、臺自重N2及直接作用于橋墩側(cè)面的風(fēng)力、流水壓力、排筏或船舶撞擊力,作用于橋臺的土壓力等水平荷載P2。所以就墩、臺的整體來說,它屬于偏心受壓結(jié)構(gòu)。橋墩、臺組成—1.墩臺頂帽橋墩、臺一般由墩帽、墩臺身和基礎(chǔ)三部分組成。橋墩、臺組成—1.墩臺頂帽墩臺頂帽有兩個主要作用。1).把橋梁支座傳來的相當(dāng)大的較為集中的力,較分散而均勻地傳給墩臺身。因此要求頂帽具有一定的厚度;較高的強(qiáng)度建筑材料;支承墊石應(yīng)強(qiáng)度更高的;（劈裂、錨(螺)栓松動;再加上雨水、冰雪等自然力)橋墩、臺組成—1.墩臺頂帽2).為施工架梁和養(yǎng)護(hù)維修提供必要的工作面.平面尺寸一般較墩身為大;頂帽飛檐、頂帽托盤、頂帽托梁等結(jié)構(gòu)。橋墩、臺組成—2.墩臺身墩臺身:支承橋跨的主體結(jié)構(gòu),且自身直接承受多種外力;所以應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。簡單的流線形截面:使流水順暢,減少阻水作用矩形截面,便于施工:無水谷架橋或其他旱橋橋梁破冰棱和橋墩防船撞設(shè)施

對于受冰壓力影響的橋墩,還應(yīng)考慮設(shè)置破冰棱橋墩防船撞設(shè)施破冰棱橋墩、臺組成—3.錐體護(hù)坡為了加強(qiáng)橋臺與路基的連接,橋臺兩側(cè)一般設(shè)有錐體填土。臺尾上部還應(yīng)嵌入路基內(nèi)一定長度d′;臺身高度和長度d取決于橋頭路基和錐體填土的高度。橋墩、臺組成—3.錐體護(hù)坡和基礎(chǔ)因錐體填土易受流水沖刷：坡面應(yīng)鋪砌防護(hù);避免錐體填土侵占橋下的過水面積,通常不使錐體坡腳伸出橋臺前沿?；A(chǔ)的作用:將墩臺承受的荷載及墩臺的自重安全可靠地傳到地基上。一、重力式式墩臺臺(一)重力力式墩墩臺的的特點點截面尺尺寸較較大：：混凝凝土、、砌石石等圬圬工材材料。。優(yōu)點：：堅固耐耐用，，施工工方便便，養(yǎng)養(yǎng)護(hù)工工作量量小對抵抗抗船筏筏，漂漂流物物的撞撞擊，，磨損損以及及抵抗抗冰壓壓力的的作用用等較較為有有利。。缺點：：工程量量大，，自重重大，，使地地基壓壓力增增加。墩身尺尺寸大大，相相應(yīng)增增加了了基礎(chǔ)礎(chǔ)的工工程數(shù)數(shù)量，，在水水中的的橋墩墩阻水水面積積也大大。(二)、重重力式式橋墩墩種類類重力式式橋墩墩按其其墩身身截面面形式式可分分為:矩形墩墩、圓圓形墩墩、圓圓端形形墩和尖端形形墩四種。重力式式橋墩墩—1).矩形形橋墩墩1).矩矩形橋橋墩矩形橋橋墩對對水流阻阻礙較較大,易易引起起較大大的墩周河河床的的局部部沖刷刷。但外外形簡簡單,施工工方便便,圬圬工數(shù)數(shù)量較較省。。一般用用于無無水的的旱橋橋、棧棧橋和和水流流較小小的跨跨谷橋橋。高橋墩墩高出出設(shè)計計頻率率水位位的部部分,因無無水流流的作作用,也采采用矩矩形截截面。。重力式式橋墩墩—2).圓端端形橋橋墩圓端形形橋墩墩對水流阻阻礙較較小,可可減少少對橋橋墩周周圍河河床的的局部部沖刷刷,但但施工稍稍為復(fù)復(fù)雜。一般用用于水流斜斜交角角小于15°°的水水中墩墩,有有水橋橋梁多多用此此種類類型。。重力式式橋墩墩—3).圓形形橋墩墩圓形截截面在在各方向向都能能適應(yīng)應(yīng)水流流,阻阻水較較小,它適適用于于河道道急彎彎、流流向多多變或或水流流斜交交角等等于或或大于于15°的的橋梁梁。單線鐵鐵路直線橋梁上上,當(dāng)當(dāng)橋墩墩較高高時,其圬工數(shù)數(shù)量較較圓端端形為為省;但對曲線上橋梁梁,由由于它它的縱縱橫向向剛度度一致致,其其橫向剛剛度較較圓端端形為為弱,其圬圬工數(shù)數(shù)量較較圓端端形墩墩為大大。重力式式橋墩墩—4).尖尖端形形橋墩墩適用于于水流流斜交交角度度小于于5°°及河河床不不允許許有嚴(yán)嚴(yán)重沖沖刷的的小跨跨度橋橋梁。。有流水水的河河流,橋橋墩尖尖端還還能起起破冰的作用用。迎迎水水端應(yīng)應(yīng)采取取特殊殊的加加固措措施。。(三)重力力式橋橋臺的的種類類重力式式橋臺臺按其其截面面形狀狀主要要有：：矩形橋橋臺、、U形形橋橋臺、、T形形橋橋臺、、耳墻式式橋臺臺、矩矩形埋埋式及及十字字形埋埋式橋橋臺等多種種。1.矩矩形形橋臺臺與U形形橋臺臺矩形橋橋臺：：造形簡簡單、、整體體性好好,對對抗抗震有有利。但臺臺身較較高時時,圬圬工用用量大大,不不經(jīng)濟(jì)濟(jì)。U形形橋臺臺：減減少圬圬工數(shù)數(shù)量,中空空部分分用土料填實。?？紤]到到中間間填土土部分分易積積水引引起凍脹而而使兩兩翼裂裂損,宜選選用滲水性性好的土土填充充,并并應(yīng)有有良好好的排排水設(shè)設(shè)施。。一般用用于填填土高高H≤≤4m的的小小跨橋橋梁。。2.T形形橋橋臺在鐵路路橋中中使用用較多多,適適用用高度度H為為4～～12m。。T形形橋臺臺的縱縱向長長度:根據(jù)錐體填填土的的構(gòu)造造要求求和錐體填填土的的坡腳腳不超超出橋橋臺前前緣的條件件確定定的。。當(dāng)填土土較高高時,臺長長因而而加長長,圬圬工數(shù)數(shù)量增增大,故有有時將將錐體體適當(dāng)當(dāng)伸入入臺前前一部部分。。2.T形形橋橋臺為減少少圬工工量改改造：：帶洞的的形式式,工工字形形。3.埋埋式式橋臺臺埋式橋橋臺：：部分分臺身身埋在在錐體體護(hù)坡坡之中中,對對較高高橋臺臺可減減少臺臺長,故對對跨谷谷高橋橋甚為為有利利。占據(jù)了了橋孔孔一部部分空空間,對有有水橋橋梁將將縮小小過水水面積積,應(yīng)應(yīng)綜合合權(quán)衡衡“減減小臺臺長””與““增大大孔跨跨”二二者的的利弊弊。矩形埋埋式橋橋臺結(jié)結(jié)構(gòu)簡簡單,宜于于混凝凝土施施工;十十字形形埋式式臺寬寬變化化,節(jié)節(jié)省圬圬工,但一一般用用石砌砌施工工。可用于于高度度為8～20m、、跨跨度16～～32m。。4.耳耳墻墻式橋橋臺耳墻式式橋臺臺：用用兩片鋼鋼筋混混凝土土耳墻墻代替臺臺尾一一部分分實體體圬工工與路路堤相相連。?？s短實實體臺臺身長長度，，節(jié)省省圬工工。兩片耳耳墻位位于地地面較高部位,其施施工工工藝的的要求求較高高。如施工工質(zhì)量量不高高,在在耳墻墻與臺臺身連連接的的根部較較易產(chǎn)產(chǎn)生裂裂縫,為此此也要要求耳耳墻不不宜做做得太太長。。二、輕輕型墩墩臺(一)輕型型橋墩墩當(dāng)?shù)鼗临|(zhì)質(zhì)條件件較差差時,為為了減輕地地基的的負(fù)擔(dān)擔(dān),或或者為為了減減輕墩墩身重重量,節(jié)節(jié)約圬圬工材材料,常常采用用輕型型橋墩墩。輕型橋橋墩主主要有有空心墩墩、板板式墩墩、樁樁柱式式墩、、雙柱柱式墩墩及各式柔柔性墩墩等。1.空空心心墩30m以以上上的高高墩,如如將實實體墩墩身改改為厚壁式式空心心墩身身,可可節(jié)省省圬工工20%～～30%,墩身高高在50m以以上上時可可用鋼筋混凝土土空心墩,節(jié)省圬工工可達(dá)50%。。近年來滑動動模板工藝藝的大量使使用為空心心墩施工創(chuàng)創(chuàng)造了良好好的條件。。2.樁柱柱式橋墩樁柱式橋墩墩(排架式式樁墩)：：墩身是利用用基礎(chǔ)的樁延延伸到地面面的樁柱,頂帽即為為連接樁的的帽梁。特點：構(gòu)造造簡單,用用料少、施施工快,但但縱向剛度小小。鐵路橋只宜宜用在較小跨度,墩高不超超過10m以內(nèi)內(nèi)的墩上。。2.雙柱式式橋墩雙柱式橋墩墩：鋼筋混凝土土做成的剛剛架,其基礎(chǔ)可可為樁基或或其它類型型的基礎(chǔ)。。南京、九江江大橋的引引橋都采用用了雙柱式式橋墩。其使用高度度一般在30m以以內(nèi),個別的采采用多層剛剛架可達(dá)40m以以上。3.柔性性墩柔性墩是改改變橋梁的的受力體系系,使墩臺臺由單獨承承受某種荷荷載變?yōu)榕c與其它墩臺臺和梁組成成共同的受受力體系,以達(dá)到輕輕型化的目目的。將若干個稱稱為柔性墩墩的小截面面橋墩和一一個稱剛性性墩(臺)通過橋跨跨結(jié)構(gòu)用固定支座連接起來，，從而使每每個柔性墩墩頂增加一一個水平約約束。與一般橋墩墩比較,柔柔性墩內(nèi)力力大大降低低。柔性墩墩的構(gòu)造可可為剛架式式、板壁式式,亦可做做成排架樁樁式。(二)輕型型橋臺鐵路上已采采用的輕型型橋臺主要要有：1.樁柱式橋臺臺；2.錨定板式橋橋臺。(二)輕型型橋臺—1.樁柱式橋臺臺樁柱式橋臺臺的樁柱既是基基礎(chǔ)也是臺臺身。臺頂部分由由帽梁、兩側(cè)側(cè)耳墻及胸胸墻組成。它適適用于地基基承載力較較低、填土土不高的情情況。(二)輕型型橋臺—2.錨定定板橋臺錨定板橋臺臺是設(shè)置由由擋墻、拉桿桿和錨定板組成的錨定定結(jié)構(gòu)來承承受土壓力力,以達(dá)到到本身輕型型化的一種種橋臺。墻后土體的的側(cè)壓力通通過墻傳至至拉桿,拉拉桿的力由由土體抗剪剪強(qiáng)度對錨錨定板所產(chǎn)產(chǎn)生的抗拔拔力來平衡衡。有兩種形式式：1)分開式；2)整體式。(二)輕型型橋臺—2.錨定板板橋臺1)分開式：臺身與錨定定結(jié)構(gòu)分開開,土壓力力全部由錨錨定結(jié)構(gòu)承承受,臺身身僅受橋跨跨傳來的豎豎向壓力和和水平力,相當(dāng)于一一個橋墩的的作用。特點：受力力明確,但但構(gòu)件較較多,且施施工工藝較較繁,操操作也不方方便。2)整體式錨定板橋臺臺的另一種種形式是將將臺身和擋擋墻合為一一體。特點：它它的構(gòu)造簡簡單,施施工方便,材料也也較省,但但臺頂位移移尚難以較較精確地計計算三、基礎(chǔ)的類型型與適用條條件基礎(chǔ)是指墩墩臺與地基基連接的部部分,叫墩墩臺基礎(chǔ)或或叫橋梁基基礎(chǔ)。基礎(chǔ)礎(chǔ)是橋梁的的重要組成成部分,它它既是橋梁梁的要害部部位,又是是施工的難難點和關(guān)鍵鍵。依結(jié)構(gòu)形式式和施工方方法的特征征可分為:明挖基礎(chǔ)礎(chǔ)、沉井基基礎(chǔ)、樁基基礎(chǔ)、管柱柱基礎(chǔ)及其其它類型的的基礎(chǔ)。一、明挖基基礎(chǔ)一般指采用用敞坑放坡坡開挖基坑坑,然后砌砌筑圬工的的擴(kuò)大基礎(chǔ)礎(chǔ);深度：其基底埋深深多在5m以內(nèi)內(nèi)。近年來來采用噴射射或灌注混混凝土護(hù)壁壁豎直開挖挖深度可達(dá)達(dá)10m以上。。適用范圍：：明挖基礎(chǔ)施施工中的防防水和排水水工作較為為困難,故故一般只宜宜于無水、、少水或淺淺水河流且且無涌沙現(xiàn)現(xiàn)象的基礎(chǔ)礎(chǔ)工程噴射混凝土土護(hù)壁-安安裝鋼筋網(wǎng)網(wǎng)噴射混凝土土護(hù)壁-噴噴射混凝土土二、沉井基基礎(chǔ)a).在墩墩臺位置灌灌好的開口口重型混凝凝土或鋼筋筋混凝土井井筒;b).然后后在井內(nèi)挖挖土,使井井筒靠自重重下沉,故故名沉井;c).待沉沉至要求深深度后依次次在井內(nèi)進(jìn)進(jìn)行封底、、填充及封封頂;d).最后后在頂蓋上上建造墩臺臺身。二、沉井基基礎(chǔ)由于井壁有有防水、擋擋土作用,施工時無無需另設(shè)護(hù)護(hù)壁支撐,施工機(jī)具具亦較簡單單且不受地地形窄狹的的限制。沉井不宜用用于不排水水開挖的漂漂石層或傾傾斜巖層。。若遇深水時時可改用浮浮運鋼沉井井或薄壁鋼鋼絲網(wǎng)混凝凝土沉井。。鋼沉井岸邊邊接高沉井浮運吸泥下沉三、樁基礎(chǔ)礎(chǔ)當(dāng)基底須埋埋入土層很很深時,可可采用樁基基礎(chǔ)。方法：1.將樁尖尖下至土層層深處；2.再在樁樁頂灌注混混凝土承臺臺,使基樁樁與承臺形形成整體結(jié)結(jié)構(gòu)；3.然后在在承臺上砌砌筑墩臺身身。優(yōu)點：既可將荷載載傳至土層層深處,又又可減少基坑開開挖量和實體基礎(chǔ)的的圬工量。因而樁基基礎(chǔ)是一種種常用的深深基礎(chǔ)三、樁基礎(chǔ)礎(chǔ)樁基分打入入樁和鉆(挖)孔樁樁兩種：打入樁需事先預(yù)制制,施工機(jī)機(jī)具設(shè)備較較為復(fù)雜,施工技術(shù)術(shù)要求較高高,當(dāng)土層層中夾有大大量碎石、、卵石或其其它障礙時時,打入困困難。近年年來打入樁樁逐漸被鉆鉆(挖)孔孔樁所取代代。鉆(挖)孔孔樁所需機(jī)具設(shè)設(shè)備比較簡簡單,并可可用于各類類土層和巖巖層。四、管柱基基礎(chǔ)管柱基礎(chǔ)是是一種新型型的基礎(chǔ)結(jié)結(jié)構(gòu)形式,一般采用用薄壁大直徑徑的鋼筋混混凝土管柱柱(比樁粗而而比沉井小小),直徑徑由1.5～6.0m。從受力作用用上看,與與樁基相近近；從施工下沉沉上看,由由于直徑大大,需用大大型振動打打樁機(jī)方能能穿入土層層。因為管柱可可以穿越各各種土質(zhì)覆覆蓋層或溶溶洞,支承承于較密實實的土上或或基巖面上上,故適用用于深水、、薄或厚覆覆蓋層、巖巖面起伏等等橋址條件件。尤其適用于于雙柱式橋橋墩,直接接在管柱頂頂上修建墩墩身,不必必再修筑承承臺。五、其他類類型基礎(chǔ)在特殊情況況下,采用用上述四種種基礎(chǔ)類型型均不能解解決問題時時,可考慮慮沉井內(nèi)加加管樁(或或樁群外加加沉井),氣壓沉箱箱等基礎(chǔ)。。當(dāng)沉井刃角角落在傾斜斜巖層面時時,為增加加穩(wěn)定(抗抗滑動)可可在刃角內(nèi)內(nèi)圈加設(shè)鉆鉆(挖)孔孔樁的辦法法。當(dāng)修建建低樁承臺臺遇見基坑坑邊坡坍塌塌施工困難難時,可用用一節(jié)沉井井下沉至承承臺底面以以上,在沉沉井內(nèi)灌注注承臺混凝凝土的辦法法。當(dāng)?shù)貙又杏杏写蠊率鹊日系K物,或基底巖巖面起伏或或基底以上上有粉細(xì)砂砂層易于造造成翻砂不不能采用沉沉井基礎(chǔ),或當(dāng)需要要直接檢驗驗和處理基基底地層時時,可考慮慮采用氣壓壓沉箱基礎(chǔ)礎(chǔ)。氣壓沉沉箱基礎(chǔ)一一般適用于于水下35m深深度以內(nèi)。。由于沉箱箱內(nèi)勞動條條件惡劣,機(jī)具設(shè)備備復(fù)雜,工工程費用高高昂,施工工進(jìn)度緩慢慢,非不得得已時,不不宜采用。。就地澆筑法（支支架現(xiàn)澆法）在橋位處搭設(shè)支支架，作為工作作平臺，然后在在其上制作模板板，并在模板中中澆注梁體混凝凝土，待混凝土土達(dá)到強(qiáng)度后拆拆除模板、支架架。這種方法適適用于兩岸橋墩墩不太高的引橋橋和城市高架橋橋，或靠岸邊水水不太深且無通通航要求的小跨跨徑橋梁。優(yōu)點：（1）不需大型的吊吊裝設(shè)備和專門門的預(yù)制場地；；（2）結(jié)構(gòu)的整體性性能好。缺點：（1）工期長；（2）施工質(zhì)量不容容易控制。（3）支架成本較高高第六節(jié)橋梁施施工預(yù)制安裝法在預(yù)制工廠或在在運輸方便的橋橋址附近設(shè)置預(yù)預(yù)制場進(jìn)行梁的的成批預(yù)制，然然后采用一定的的架設(shè)方法進(jìn)行行安裝就位。優(yōu)點：（1）工期短；（2）容易控制構(gòu)件件的質(zhì)量和尺寸寸精度；（3）降低工程成本本；（4）可減少混凝土土收縮、徐變引引起的變形。缺點：（1）需要大型的起起吊運輸設(shè)備和和施工場地；（2）梁體的整體工工作性能就不如如就地澆筑法。。二、支架與模板板二、支架與模板