梁橋橋墩的類型構(gòu)造計算與計算實例

本章主要內(nèi)容§7.1橋墩類型及適用條件§7.2橋墩構(gòu)造與尺寸擬定§7.3橋墩計算§7.4鐵路橋墩計算示例梁橋橋墩的類型、構(gòu)造、計算與計算實例

上部結(jié)構(gòu)下部結(jié)構(gòu):橋墩、臺及基礎(chǔ)梁式橋橋墩的作用：支承上部、傳遞上部及自身荷載至地基橋墩承受作用力：上部傳來荷載、墩身風(fēng)力、流水、冰壓力、船筏撞擊力等橋墩設(shè)計要求：強度、剛度、穩(wěn)定性§7.1橋墩類型及適用條件橋墩型式：取決于橋上線路或道路條件、橋下水流速度、水深、水流方向與橋梁中軸線的夾角、通航及橋下漂流物、基底土壤的承載能力、梁部結(jié)構(gòu)及施工方法等情況。一般分類：

重力式實體墩、空心墩、柱式墩、輕型墩、拼裝式墩。§7.1橋墩類型及適用條件橋墩型式：取決于橋上及橋下總的情況一般分類：

重力式實體墩、空心墩、柱式墩、輕型墩、拼裝式墩

一、重力式實體墩靠自重平衡外力保證橋墩的穩(wěn)定；適用于地基良好或橋下有通航、流冰等漂流物大、中、小橋梁。建材：多用混凝土及石；尺寸：較大，外形粗壯，其自重和阻水面積也較大；應(yīng)用：很少用于城市分類：按截面形式分為：矩形、圓形、圓端形（一）矩形橋墩截面為矩形。優(yōu)點：節(jié)省圬工、模板簡單、易施工；缺點：對水流阻力特別大，易遭沖刷；適用：無水、靜水、靠近岸邊水流流速小；山區(qū)跨谷橋、旱橋（二）圓形

優(yōu)點：不受水流流向條件限制；缺點：不便縱、橫向分別處理，增大了阻水面積，不宜石砌。適用：流向不穩(wěn)，或水流與橋法向夾角大于15度。（三）圓端形橋墩截面中間為矩形，兩端各加一個半圓，能使水流順暢地通過橋孔，減小沖刷和流水壓力。具有矩、圓形的優(yōu)點。一般應(yīng)用于斜交角小于15度水中墩。是一種常用的橋墩形式。二、空心墩1、高墩時，重力墩有如下缺點：圬工量大、自重大而相應(yīng)地對地基承載力要求高；地震時慣性力較大。此時設(shè)計中可采用空心墩?；炷量招亩湛晒?jié)省20～30％的圬工，鋼筋混凝土空心墩可節(jié)省50％的圬工。2、空心墩截面形式圓形空心，雙圓孔空心，圓端形空心，圓端形中間設(shè)縱隔板，矩形空心，矩形中設(shè)隔板。3、適用條件

墩壁較薄，一般有船筏、漂流物、冰壓力的河上不宜采用，可下實體上空心。圓形空心截面最好，可不設(shè)隔板，施工最方便，宜優(yōu)先選用當(dāng)橫向尺寸很寬，橫向水平力大時，如雙線鐵路、公路、彎道橋等，可考慮圓端形或矩形帶縱隔板。方形溫度應(yīng)力較大。4、立面直坡：用于墩身不高或某些特殊需要的橋上。斜坡：使用各種條件下的橋墩，受力合理，施工方便。三、柱式橋墩1應(yīng)用

廣泛用于城市、公路及中小跨鐵路旱橋即可減重量，又較美觀，2型式單柱式、多柱式、啞鈴式、混合柱式等組成蓋梁、墩柱及基礎(chǔ)截面型式圓形和矩形為主單柱式：

有水:水流急彎,流向不定或斜交角大于15°

無水:城市彎橋中間墩、天橋雙柱式(多柱式)：斜交角小于15°或僅有小漂流物。城市寬橋啞鈴式：

漂流物大，防止卡在柱中間，可在雙柱間加隔墻（40～60cm）。混合式：墩身較高時，下部實體，上部雙柱。四、輕型橋墩1型式：薄壁矩形，薄壁圓端形實體截面，其它如V形、X形、Y形、倒梯形等2適用：小跨、低墩、三孔以下（全長不大于20m）的公路橋。3特點：不要求重力墩那樣的穩(wěn)定性。美觀可節(jié)約材料。五、拼裝式墩整個橋墩是由部分預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場組拼而成。優(yōu)點：提高質(zhì)量、縮短工期、減輕勞動強度。適用：同類量大的中小跨橋。§7.2橋墩構(gòu)造與尺寸擬定一、重力式實體橋墩（一）頂帽尺寸的擬定頂帽作用：橋墩頂?shù)膫髁Σ糠?，它通過支座承托著上部結(jié)構(gòu)，并將墩兩側(cè)橋跨上的荷載傳到墩身上，再由墩身傳給地基。要求強度高，C20以上。尺寸要求：滿足擺放支座、架梁、更換支座，及對墩身尺寸的影響，材料的選用。1．鐵路橋墩頂帽構(gòu)造特點一般為矩形、圓端形，上設(shè)支承墊石；為了把支座反力均勻地傳給墩身，其厚度≥40cm，混凝土等級≥C20，一般配筋；單線鐵路、等跨L≤16m的鋼筋混凝土梁的實體墩臺頂帽有下列情況之一者，可以不設(shè)置鋼筋：無支座的墩臺頂帽；在雨水極少且不受凍害影響的地區(qū)，用整體灌注的混凝土墩臺，要求頂帽厚度≥60cm。支承墊石配鋼筋網(wǎng)；頂面設(shè)不小于3％的排水坡，墊石頂高出排水坡上棱；設(shè)挑出墩身10～20cm的飛檐。直線上頂帽尺寸

縱向:

橫向：B>4m(L<8m)B>5m(8m<L<20m)B>6m(L>20m)a支座板縱向尺寸

w支座板橫向尺寸

b支座板至墊石邊緣

c墊石邊至頂帽邊

f支座板中心距支座板縱橫向尺寸考慮；局部承壓計算支座板至墊石邊緣b＝15～20cm

考慮：提高局部承壓，施工誤差，預(yù)留錨栓孔墊石邊至頂帽邊c≥15、25、40cm(L:≤8,8～20,≥20)

考慮：架梁或養(yǎng)護時安放移梁頂梁設(shè)備支座板中心距f=2e+e0

考慮：梁端距支座中心距，梁縫曲線三上墩三帽：平面三尺寸三大原因三：由三于直三梁曲三線布三置，三梁縫三內(nèi)窄三外寬三，而三內(nèi)側(cè)三梁縫三與直三線同三。梁三端與三墩橫三向中三心線三不平三行。墊石三平面三形狀三：可做三成梯三形，三為簡三化施三工可三做成三矩形三。橫向三預(yù)偏三心：定義:支座三布置三偏向三曲線三內(nèi)側(cè)三，使三梁中三心對三橋墩三中心三線有三一預(yù)三偏心d原因:墩承三受橫三向水三平離三心力P。預(yù)三偏心三后，三支反三力R產(chǎn)生三向曲三線內(nèi)三側(cè)的三偏心三彎矩三，以三抵消三一部三分由三離心三力所三產(chǎn)生三的向三曲線三外側(cè)三的彎三矩?？v向三偏心三：定義:支座三在縱三向上三對墩三中心三線不三對稱三布置原因:相鄰三橋跨三不等三時，三支座三反力三不同三，為三減小三垂直三力和三力的三偏心三距墩帽三構(gòu)造三措施:為適三應(yīng)兩三相鄰三跨不三同的三建筑三高度三，可三采取三兩種三：a．支三承墊三石不三等高b．頂三帽布三置在三不同三高程三上頂帽三尺寸三的其三他要三求：墩身三頂寬三的要三求安裝三上部三結(jié)構(gòu)三的要三求安裝三抗震三設(shè)施三的要三求2．公三路橋三墩擬定三原理三：同三鐵路三橋墩三，唯三具體三尺寸三大小三不同三。頂帽三厚度三：大三跨≥40三cm，中三小跨三≥30三cm；排三水坡10三%。飛三檐為5～10三cm，做三成溝三槽形三排水三。規(guī)定三局部三最小三尺寸三（10三0～12三0c三m）目三的：＊三避免三支座三過分三靠近三墩身三側(cè)面三邊緣三而導(dǎo)三致應(yīng)三力集三中；＊提三高局三部承三壓強三度；＊考三慮施三工誤三差及三留栓三孔。（二三）托三盤尺三寸托盤三作用：頂三帽尺三寸橫三向多三由施三工及三維修三決定三，墩三身則三決定三于受三力的三大小三，尺三寸小三于頂三帽，三故頂三帽下三設(shè)托三盤過三渡。三稱為三托盤三式頂三帽。托盤三尺寸三：據(jù)實三驗及三使用三經(jīng)驗三：縮頸三處寬B1≥墩中三心至三支座三板外三緣間三距b1；縮頸三處設(shè)三構(gòu)造三筋。（三三）墩三身尺三寸擬三定兩個三方向三一般三均做三成斜三坡，三一般三為20三:1～30三:1，具三體由三以下三計算三決定三：截面三偏心三、截三面應(yīng)三力、三墩整三體穩(wěn)三定性三、墩三頂位三移等多三方面三試算三確定三。高度三不大三的可三做成三直坡三。墩三高很三高的三也可三分階三段做三成臺三階狀三的。材料三一般三采用C2三0片石三混凝三土或C1三0水泥三砂漿三砌片三石或三塊石三。公路三墩身三的頂三寬：三小跨三度≥80三cm；中等三跨度三≥12三0c三m二、三空心三橋墩分類三：混凝三土空三心墩三及鋼三筋混三凝土三空心三墩，三前者三需設(shè)三置護三面鋼三筋。組成三：頂帽三、實三體過三渡段三（頂三帽下三，基三礎(chǔ)上三），三空心三墩身三。（一三）實三體過三渡段實體三段與三墩壁三連接三處應(yīng)三力分三布比三較復(fù)三雜。三試驗三表明三，頂三厚1m時，三在頂三帽下D/三2處應(yīng)三力才三均勻三分布三于壁三上。三固端三干擾三力矩三使墩三壁應(yīng)三力增三大40％～76％。三帽下三實體三為3m時，三連接三處仍三有應(yīng)三力集三中現(xiàn)三象，三但應(yīng)三力較三小。鐵路《橋規(guī)》：“三宜設(shè)三過渡三段，三連接三處增三設(shè)補三充鋼三筋或三設(shè)牛三腿”三。實體三段合三理厚三度尚三難具三體確三定,一般三采用3～5m，考慮三墩高三、梁三跨、三壁厚三、內(nèi)三孔比三率等三。（二三）空三心墩三的壁三厚與三隔板*三鐵路《橋規(guī)》：鋼三筋混三凝土三≥0.三3m，素三混凝三土≥0.三5m（宜三設(shè)護三面鋼三筋）三。實三際應(yīng)三以計三算確三定。*三薄壁三鋼筋三用量三多，三施工三難度三大。三實際三中多三用厚三壁。*三薄壁三中溫三度、三日照三、收三縮等三引起三的結(jié)三構(gòu)內(nèi)三力較三復(fù)雜三。*三隔板三為增三強整三體穩(wěn)三定和三局部三穩(wěn)定三，增三強橋三墩的三抗扭三、抗三震能三力。三但模三型試三驗和三理論三計算三中未三能確三定隔三板對三穩(wěn)定三和強三度明三顯作三用。*三關(guān)于三隔板三設(shè)置三與否三尚待三研究三。有三隔板三增加三施工三難度三。目三前一三般仍三采用三隔板三。*三當(dāng)壁三厚t≥（1/三10～1/三15）b時，三一般三可不三設(shè)隔三板。（三三）通三風(fēng)孔三與進三人洞通風(fēng)三孔：調(diào)節(jié)三內(nèi)外三溫差三，減三少施三工中三混凝三土水三化熱三對墩三內(nèi)溫三度的三影響三。＊圓三形通三風(fēng)孔三對墩三壁應(yīng)三力分三布較三好，三直徑三不宜三小于20三cm，隔3―5m交錯三設(shè)置三。＊離三地面三宜高三于5m；高三出設(shè)三計水三位；三并設(shè)三柵欄三。排水三孔：墩下三部過三渡段三頂部三設(shè)置三排水三孔。三排水三孔周三應(yīng)設(shè)三加強三鋼筋三網(wǎng)。三施工三時設(shè)三置的三臨時三排水三孔，三竣工三后應(yīng)三加以三封堵三。進人三洞：便于三檢查三維修三，相三應(yīng)的三檢查三設(shè)備三、檢三查梯三等。三、三柱式三橋墩組成三：柱式三橋墩三由蓋三梁、三墩柱三及基三礎(chǔ)組三成。蓋梁三的截三面形三狀為三矩形三或T形，三在城三市橋三梁中三常采用倒T形使三得架三梁后三蓋梁三不外三漏，三墩身三線條三簡潔三，增三加美三觀。蓋梁三的寬三度依三上部三結(jié)構(gòu)三的形三式、三支座三間距三和尺三寸等三而定三。當(dāng)鐵三路橋三墩的三墩高三大于7m時，三在兩三柱間三距基三礎(chǔ)頂3～5m處設(shè)三一橫三系梁三以保三證柱三的穩(wěn)三定。三公路三，尤三其是三市內(nèi)三立交三橋橋三墩一三般可三不設(shè)三的橫三系梁三。公路三橋梁三采用三的柱三式橋三墩有三樁柱三式、三雙排三樁單三排柱三式、三擴大三基礎(chǔ)三柱式三墩。四、三輕型三橋墩輕型三橋墩三的形三狀及三尺寸三多樣三，除三頂帽三的縱三、橫三向尺三寸擬三定同三重力三式墩三的擬三定方三法外三，其三余尺三寸的三擬定三應(yīng)根三據(jù)具三體情三況由三計算三確定三。輕型三橋墩三中一三種特三殊的三類型—柔性三墩。橋墩三設(shè)計三經(jīng)驗三表明三，重三力式三墩控三制設(shè)三計—是截三面合三力偏三心及三墩頂三位移三。偏心三及墩三頂位三移值—主要三取決三于橋三墩受三縱向三水平三力(制動三力或三牽引三力)及墩三身剛?cè)?。三一孔三梁上三的縱三向水三平力三由一三個墩三承受三，其三值較三大，三橋墩三截面三尺寸三必然三較大三。柔性三墩是把三幾孔三簡支三梁及三其墩三臺用三適當(dāng)三的措三施連三接起三來，三縱向三形成三多跨三的門三式結(jié)三構(gòu)，三以共三同承三受水三平力三。其三中，三有的三墩設(shè)三計為三重力三式實三體墩三，而三其余三的墩三身截三面尺三寸較三小，三則作三用在三橋上三的縱三向水三平力三將按三各墩三的抗三推剛?cè)确秩?，三大部三分水三平力三由較三剛的三重力三式墩三臺承三受，三比較三柔細三的墩三將承三受較三小的三水平三力。柔性三墩的三類型三：1．剛?cè)苁絼偧苋饺崛远杖饕糜谌F路三橋，三橫橋三向為三一剛?cè)?。三單線三橋的三剛架三柔性三墩常三由兩三根立三柱、三數(shù)根三橫撐三和頂三帽組三成，三如圖11三—2三0(三a)所示三。用三于曲三線橋三時，三立柱三可改三用斜三柱以三增加三墩身三橫向三剛度三。墩三身一三般采三用C2三0～C5三0鋼筋三混凝三土建三造。2．排三架式排架三式柔三性墩三的特三點是三墩身三直接三由基三樁延三伸至三頂帽三，地三面以三下不三設(shè)承三臺，三僅在三上端三通過三頂帽三把基三樁聯(lián)三接如三圖11三—2三0(三b)所示三。適三用于三公路三基樁三棧橋三。3．板三壁式該類三型墩三身為三一實三體鋼三筋混三凝土三矩形三薄壁三，如三圖11三—2三0(三c)。構(gòu)三造簡三單，三橫向三剛度三大，三便于三滑動三模板三施工三，使三用較三為廣三泛。第五三章三梁三橋橋三墩4．上三柔下三剛式三柔性三墩鐵路三上當(dāng)三墩高三大于20三m時，三墩身三已經(jīng)三具有三足夠三的柔三度，三達到三了減三小水三平力三的效三果，三此時三，若三柔性三墩過三高，三柔度三過大三，對三施工三、架三梁都三可能三存在三一些三問題三。所三以，三當(dāng)墩三身很三高時三，可三采用三上柔三下剛?cè)降娜龢蚨杖孛嫒问饺瑒側(cè)圆咳殖腥苋崛圆咳謧魅齺淼娜?，三截面三較大三，結(jié)三構(gòu)與三實體三墩相三同。《鐵路三柔性三墩橋三設(shè)計三規(guī)定》規(guī)定三，圖11三—2三0的柔三性墩三墩高三或上三柔下三剛的三橋墩三的柔三性部三分，三高度三不宜三超過24三m，柔三性墩三的總?cè)叨热灰巳^40三m。另三外，三在水三位較三低而三水流三湍急三的河三流上三，或三在有三漂流三的河三流上三，宜三采用三上柔三下剛?cè)綐蛉铡Ｎ?、三拼裝三式橋三墩拼裝三式橋三墩的三混凝三土強三度等三級一三般不三宜低三于C2三5，對三于不三宜更三換的三重要三受力三構(gòu)件三或處三于易三受撞三擊、三磨損三、腐三蝕環(huán)三境中三的構(gòu)三件，三混凝三土強三度等三級不三易低三于C3三0。常采三用的三拼裝三式橋三墩按三裝配三構(gòu)件三的形三狀有三塊件三拼裝三式橋三墩及三桿件三拼裝三式橋三墩。三桿件三拼裝三式橋三墩又三可分三為板三凳式三、排三架式三及雙三柱式(如圖11三—2三1)。在三構(gòu)造三上拼三裝式三橋墩三由帽三梁、三墩柱三和基三礎(chǔ)組三成。§7三.3橋墩三計算一、三荷載三計算（一三）永三久荷三載＊三重力：支三座傳三來恒三載，三墩自三重（三含基三礎(chǔ)襟三邊土三）及上部三結(jié)構(gòu)三混凝三土收三縮及三徐變?nèi)挠叭?。＊三預(yù)應(yīng)三力空三心墩三所受三預(yù)應(yīng)三力＊三基礎(chǔ)三變位三影響三力＊水三浮力三：水中三墩位三于碎三石類三、砂三類、三粘砂三類透三水地三基時三。檢算三墩穩(wěn)三定時三：設(shè)三計頻三率水三位；三檢算三基底三強度三及偏三心：三常水三位若不三能確三定是三否存三在浮三力，三應(yīng)按三最不三利情三況考三慮。＊土三壓力三：墩側(cè)三土壓三力，三一般三基本三兩側(cè)三平衡三，位三于山三坡或三橋臺三錐體三護坡三范圍三時不三平衡三。（二三）基三本可三變荷三載列車三、汽三車，三對于三鋼筋三混凝三土柱三式墩三臺應(yīng)三計入三沖擊三力；三對重三力式三墩臺三則不三計沖三擊力三。作用三于上三部結(jié)三構(gòu)的平板三掛車三或履三帶車三；公路三橋人三群荷三載；離心三力。(三）三其它三可變?nèi)奢d制動三力或三牽引三力風(fēng)力流水三（冰三）壓三力溫度三力及三支座三摩擦三力人群三（鐵三路橋三）(四）三偶然三荷載地震三力船筏三撞擊三力二、三實體三墩計三算針對三強度三、剛?cè)?、三抗裂三性、三穩(wěn)定三性等三方面三進行三檢算三。（一三）墩三身檢三算項三目1.截面三合力三偏心三距；2.截面三強度(應(yīng)力)；3.墩身三整體三穩(wěn)定三性；4.墩頂三彈性三水平三位移三。（二三）擴三大基三礎(chǔ)基三底檢三算項三目1．基三底偏三心：三限制三不均三勻沉三降導(dǎo)三致墩三歪斜三；2．基三底強三度(應(yīng)力)；3．傾三覆和三滑動三穩(wěn)定三性；4．基三底以三下軟三弱土三層的三強度三檢算三；5．基三礎(chǔ)的三沉降三。（一三）墩三身檢三算項三目1截面三合力三偏心三距：《橋規(guī)》規(guī)定三了在三不同三荷載三組合三作用三下，三墩身三檢算三截面三的容三許偏三心值三：永久三荷載三＋基三本可三變荷三載：[e三]=三0.三5S永久三荷載三＋基三本可三變荷三載＋三其他三可變?nèi)奢d三：圓形三截面三：[e三]=三0.三5S其他三形狀三：[e三]=三0.三6S永久三荷載三＋其三他可三變荷三載（三施工三荷載三）：[e三]=三0.三7S2截面三強度當(dāng)最三小應(yīng)三力為三負值三時，三應(yīng)進三行應(yīng)三力重三分布三。3墩身三整體三穩(wěn)定三性：墩身三平均三截面三積計算三長度三（與三支承三有關(guān)三）一三般按三懸臂三柱初始三切線三模量底部三垂直三彎曲三方向三全截三面慣三性矩變截三面影三響系三數(shù)橋頂三順彎三曲方三向?qū)θ丈砣骄孛?/p>