橋梁下部結構之橋梁墩臺作用與要求

橋梁下部結構之橋梁墩臺作用與要求

授課人：王智超土木工程與力學學院第五篇橋梁墩臺第一章橋梁墩臺的構造與設計1-1橋梁墩臺概述1-2梁橋墩臺1-3

拱橋墩臺--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------第一節(jié)橋梁墩臺概述一、橋梁墩臺的作用與要求

橋梁墩臺是橋墩和橋臺的合稱，是支承橋梁上部結構的結構物，它與基礎統(tǒng)稱為橋梁下部結構，主要作用是承受上部結構傳來的荷載,并將它及本身自重傳給地基。橋墩支承相鄰的兩孔橋跨，居于橋梁的中間部位。橋臺居于全橋的兩端，它的前端支承橋跨,后端與路基銜接，起著支擋臺后路基填土并把橋跨與路基連接起來的作用。安全耐久、造價低、易維護且成本低、施工方便且工期短、美學上的要求等。二、橋梁墩臺的基本組成與類型1.基本組成一般由墩(臺)帽(或拱座)、墩(臺)身和基礎三部分組成。2.墩臺的基本類型

橋梁上最常用、最基本的墩臺類型，總體上可分為重力式墩臺和輕型墩臺兩種。1)重力式墩臺主要特點：墩、臺身比較厚實，以自身重力（及橋跨重力）平衡外力，獲得強度與穩(wěn)定性；可以不配置鋼筋，用天然石材或片石混凝土砌筑；剛度大、防撞能力強；適用于：地基承載力高、淺基巖；在砂石料方便的地區(qū)；流冰、漂浮物較多的河流中。主要缺點：圬工體積較大，因而其自重和阻水面積也較大，對地基要求較高。2)輕型墩臺主要特點：自重小、節(jié)省圬工；剛度小，受力后允許在一定的范圍內(nèi)發(fā)生彈性變形；抗沖擊能力差；以鋼筋混凝土和少量配筋的混凝土為主，也有一些輕型墩臺可用石料砌筑。外形輕巧美觀，是目前公路橋梁中廣泛采用的墩臺型式之一，特別是在較寬較大的城市立交橋和高架橋中。

墩臺選用時必須根據(jù)橋位處的地形、地質(zhì)、水文和施工條件等因素綜合考慮確定。3.墩臺的基礎及分類

墩臺基礎是橋梁墩臺結構直接與地基接觸的部分，主要承受墩臺身傳來的荷載。

常用的墩臺基礎分為以下幾類：①淺埋基礎(剛型和柔性擴大基礎)；②深基礎(樁基礎和沉井基礎)③深水基礎。橋梁基礎工程發(fā)展到今天，已經(jīng)不受水文地質(zhì)條件的控制，但由于基礎工程在地面以下或水中，增加工程的復雜程度。在施工中，應根據(jù)基礎的不同形式而采取相應的施工措施。在橋梁的總體設計中，下部結構的選型對整個設計方案有較大的影響。合理的選型會使上、下部結構協(xié)調(diào)一致、輕巧美觀。近年來我國建造的橋梁，下部結構的造型也有了顯著的變化，反映在向著輕型、薄壁、注意造型的方向發(fā)展。對于城市立交橋、高架橋下部結構的選型就更應顯示出橋梁美學的功能。受力第二節(jié)梁橋墩臺一、梁橋橋墩的構造構造實體墩空心墩柱式墩框架墩等剛性墩柔性墩截面形式矩形圓形圓端形尖端形施工工藝就地澆(砌)筑橋墩預制安裝橋墩多用于無水或靜水處多用于水流斜交角小于15°多用于河流急彎、流向不固定或與水流斜交角大于15°1.實體式橋墩按其截面尺寸及重量的不同又可分為實體重力式橋墩和實體輕型橋墩。主要靠自身的重量（包括橋跨結構重力）平衡外力，從而保證橋墩的強度和穩(wěn)定。自身剛度大，具有較強的防撞能力，但同時存在阻水面積大的缺陷，比較適合于修建在地基承載力較高、覆蓋層較薄、基巖埋深較淺的地基上。（1）矩形墩（2）圓形橋墩（3）圓端形橋墩1)墩帽的構造及其平面尺寸支座下局部承壓，應予加強并有一定厚度，以利傳力至墩身；厚≥40cm（中小橋30cm；特大、大跨徑橋梁50cm）；砼≥C20，加配構造筋；檐口：寬5～10cm；125~10cm墩帽構造1-支座2-墩帽

順橋向的墩帽寬度b式中：雙排支座：f——相鄰兩跨支座的中心距；c1——順橋向支座墊板至墩身邊緣最小距離；c2——檐口寬度，50mm～l00mm。

橋向跨徑順橋向(cm)橫橋向(cm)圓弧形端頭(自支座角量起)矩形端頭大橋252540中橋202030小橋151520支座邊緣到墩臺身邊緣的最小距離注：(1)采用鋼筋混凝土懸臂式墩臺帽時，上述最小距離為支座至墩臺帽邊緣距離；

(2)跨徑100m及以上的橋梁，應按實際情況而定。

順橋向的墩帽寬度b：單排支座：不等高梁雙排支座：

橫橋向的墩帽最小寬度B：B=兩側主梁間距(B1)+支座橫向?qū)挾?a1)+2cl+2c2多片主梁:箱形梁:B=兩邊支座中心距(B2)+a1+2cl+2c22)墩身

重力式墩身墩身頂寬≥0.8m/1.0m（小/中橋,大橋視上部結構類型而定）;由塊石、漿砌片石、混凝土或鋼筋混凝土(≥MU40/30,≥C25/20,≥M7.5/5)等材料建造;因抗傾覆穩(wěn)定依賴于墩身重力，故不可太??；側坡：30:1～20:1（小跨且矮墩徑可無側坡）；破冰棱可采用石材(≥MU60)或混凝土預制塊鑲面（≥C40，在迎水表面埋設鋼板或角鋼），鑲面砌筑的砂漿（≥M20）?！?00cm≤50cm傾斜度為3:1～10:1

實體薄壁橋墩可用鋼筋混凝土材料做成，一般不設側坡。可以顯著減少巧工體積，因而被廣泛使用于中、小跨徑的橋梁中，其抗沖擊力較差，不宜用在流速大并夾有大量泥砂的河流，或可能有船舶、冰、漂流物撞擊的河流。鋼筋混凝土薄壁橋墩

空心橋墩有兩種形式：一種為部分鏤空實體橋墩，另一種為薄壁空心橋墩。2.空心式橋墩

對于高大的橋墩或位于軟弱地基橋位的橋墩，為了減少巧工體積、減輕自重以及減小地基的負荷，可將墩身內(nèi)部做成空腔體或部分空腔體，形成空心橋墩。它介于重力式橋墩和輕型橋墩之間。鋼筋砼構件，配筋率0.5%左右；C20～30；壁厚：30～50cm；宜設水平隔板；40m以上高墩，不論壁厚均設，間距6～10m；墩身表層內(nèi)應設置鋼筋網(wǎng)，其面積≥每米250mm2，間距≤40cm。

部分鏤空：端部實體過渡段。

薄壁空心：3.柱（樁裳）式橋購墩柱式徹橋墩死是目除前公妖路橋營梁中勾廣泛螺采用哀的橋廁墩型叉式，由承臺、柱式墩裳身和蓋梁三部視分組成孫，具有光線條簡捷、明快、美觀，既節(jié)省忽材料數(shù)傭量又施塔工方便的特點蹈，特別秤適用于寬度毯較大挎的城鄭市橋大梁和立交橋。常用膀的柱咬式橋路墩的丹型式巧：單柱式、雙柱式、啞鈴貝式以及混合目雙柱式四護種。蓋梁各狗截面尺敵寸與配闖筋需通蠻過受力乓計算確責定：采用的雞混凝土≥C25；內(nèi)鵝應設緩箍筋≥8m貴m，間鞏距≤20榴cm；兩側鵲面應設辭縱向水沈平鋼筋播，直徑≥12m匯m，間距≤20謹cm。墩柱虹的核死心截嫂面:為直徑60～15義0c抗m的圓技形或奔矩形銳、六仁角形醉等,采用C2凡0～C3叨0的鋼弱筋混伸凝土;豎向受櫻力鋼筋何的直徑貞應≥12m惰m，配筋暫率應≥0.4葡%，箍的筋≥6mm。樁(或柱)的橫系煎梁截面門高度和硬寬度：取0.8～1.敗0倍的治樁(或0.6～0.駝8倍的恒柱)直徑或餅矩形墩退柱縱橋壯向邊長投；橫系意梁一般蚊不直接壁承受外撫力，可乏不作內(nèi)超力計算滑配筋，軌其截面討構造鋼叫筋配筋泛率≥0.1倒%，截茅面四喘角應逼設置頃直徑≥16m倉m的縱霉向鋼沈筋，使并設崖直徑≥8mm的箍拾筋，火箍筋篇間距≤橫講系梁該的短擠邊尺阻寸或40叛cm。構造要轉(zhuǎn)點：柔性排襖架樁墩由成排奇的鋼筋襪混凝土臘樁頂端細連以鋼蒸筋混凝即土蓋梁院而成。4.柔性垮排架期樁墩墩高4.0～5.0m墩高≥5.0m特點：材料享用量圍省，具修建附簡單獨，施燃工速蔥度快懼，但揭其缺治點是必用鋼堡量大融，使辦用高六度和梅承載藏能力躬都受碗到一靠定的鐘限制撐。對于鉆孔灌匪注樁排瓣架墩，其楚樁的逐直徑≤90c哭m，樁界間距≥2.5倍的乘成孔丟直徑，其廟蓋梁耕的寬演度一老般比聰樁徑龜大10～20c鐮m，高度行根據(jù)受工力計算延和構造左要求而陽確定。對于預制杰鋼筋目混凝身土方撲樁排合架墩，其潮樁的閉截面竟尺寸笛與樁雹長有漏關。樁長≤10m時，橫靜截面尺果寸為30c閑m×紐奉30稍cm;樁長叔在10～14m時，為35c睛m×3退5cm;樁長＞15m時，采欣用40c新m×4賓0cm。樁間距≥3倍樁紛邊長，一隨般為1.5～2.嘴0m，蓋梁強一般晚為矩斥形截設面，緣瑞高度荷在40～50c巨m，單磨排架斧樁墩驚蓋梁樂的寬擊度采蔽用60～80c絞m。柔性凍排架欠樁墩祝在構號造上籠應注撫意以劇下幾免點:5.框架控式橋命墩框架清墩的段墩身憐是采喊用受力明其確的壓陳彎和撓兔曲構件餃組成的還平面框城架。在橫而橋向可持以做成筒雙層或攀多層的丑空間框線架受力拳體系；塑在橋梁支縱、橫倆向可建捧成V形、Y形或X形的墩托身結構爽，在現(xiàn)酒代混凝你土梁橋顯中較常說采用。V形橋墩摘和Y形橋墩211a)1-預制梁2-接頭211b)特點：減輕倍墩身捷重量估，節(jié)辟約圬炊工材咬料，稠較美盡觀。愿剛度損較大功，適跳用性殿廣，燦并可綢與樁疾基配鼻合使丑用。缺點：模板工允程較復財雜，柱先間空間品小，易挺于阻滯羅漂浮物適用素：多在水賀深不大通的淺基薦礎或高淺樁承臺胃上采用懲，而避藍免在深麥水，深熟基礎及挽漂浮物親多，有話木筏的稻河道上躍采用。二、梁結橋橋臺評的構造梁橋潛橋臺福從構竭造上霧可分莖為重力界式橋挎臺、輕型橋擦臺和組合精式橋片臺三種類民型。1.重力呢式橋鑰臺重力式拒橋臺主她要靠自巾身重力叮來平衡開臺后的僑土側壓紀力，橋滑臺臺身配一般由互巧工材相料采用濟就地澆(砌)筑施顏工建匯成。鈔常用定的種疲類有重力蔥式U形橋磁臺等。臺帽:1)對于大橋，預制貧≥C30，現(xiàn)澆≥C2罷5,小橋，預制著≥C2加5，現(xiàn)澆≥C20；2)厚度，灘對于大跨徑冊≥50c去m，對物于中小窄跨徑羞≥40異cm。臺身:2.輕型橋豬臺常用的坦輕型橋儲臺可分誼為:設有鎮(zhèn)支撐掘梁的參輕型怎橋臺、框架式享輕型橋辮臺以及薄壁友輕型恭橋臺等幾厭種類辯型。1）設孫有支怠撐梁排的輕拆型橋兩臺按照腦翼墻修的形嬌式和饑布置窩方式精可分黃為:一字零形輕威型橋犬臺、八字型形輕圖型橋島臺、耳墻允式輕字型橋猴臺。臺墻鑼厚度蜓≥60稼cm支撐牽梁應柏設于催鋪砌詠層或果沖刷鉆線以院下，報中距蜻宜為2～3m瘦,截面炸尺寸怒≥20櫻cm紋×3肌0c氣m適用于蕉跨徑≤13m、橋都孔≤3孔的沿梁(板)橋。2)框架碧式橋宰臺適用于宋地基承甩載力較答低、臺瞧身較高糞、跨徑悟較大的熄梁橋。常用鞭的構琴造形缸式有最三種:肋板式燃橋臺、柱式餓橋臺、構架刪式橋嗓臺。肋板式隆橋臺:臺身高度≥10店m時,設置光系梁損，蓋種梁、僻系梁柜和耳輩墻采能用的茶混凝易土≥C2夏5，肋毒板厚泄度在40～80c償m,混凝土≥C2斥0。柱式橋南臺：用于填土咳高度承＜5m的橋比臺，撐柱間潑不需育設置烤系梁語。構架式魚橋臺:它既曉比柱紀式橋惰臺具迷有更擔好的睡剛度與，又筐比肋縣板式豪橋臺芽更節(jié)普省巧句工用燭量,可用誤于填土高迎度＞5m的橋臺情。3)鋼筋于混凝蚊土薄制壁橋蛾臺懸臂式扶壁式撐墻式箱式扶壁間照距為2.奧5～3.5招m4)實體祖埋置唱式橋捉臺適用蘆：橋頭為辜淺灘，岸溜坡受敲沖刷較糖小且路雜堤填土恩高度達8m以上的左多跨橋蜂的高橋彈臺。耳墻三長度≤3～4m，厚度邪為15～30槳cm，后端澇高度為50c俊m,前端況高度圖為100～25奔0c穴m，應將役主筋伸爺入臺帽和借以錨意固。采肺用的混秤凝土≥C2咱5，臺身濕和基礎親為M7蝦.5漿砌MU今40塊石，溜扣坡表換面宜行采用M5漿砌MU晴30片石作鋪砌振護坡。組合式籌橋臺是雹由主要摟承受橋控跨結構吊傳來的尊豎向力恩和水平桑力的臺射體，與詞承受臺譯后土壓衡力的其戶他結構坦組合而防成。常因用的型杯式有加筋土遠橋臺、過梁勾式框租架橋機臺以及臺墻下隔離眼橋臺。3.組合式知橋臺1)加筋土掏橋臺適用于蒙臺高5～6m的跨線得橋或臺巖位不受霸河水沖曲刷的中慎、小跨擺徑橋。（分離式）（結合式）2)過梁式脈框架組欄合橋臺3)臺墻廁隔離牢組合單橋臺第三節(jié)垮拱橋狠墩臺一、拱話橋橋墩碗的構造1.重力式膏橋墩b1≥80從cm，混涉凝土b1=1/痛15～/2固5拱跨卡，石侄砌b1=1喬/1要0～/20拱跨墩身乳兩側運斜面耗坡可輸為20尼:1～30媽:12.輕型橋鳥墩拱橋訓的輕牽型橋裁墩有樁柱被式橋災墩和斜撐服式橋曬墩幾種類濾型，目市前所用召的拱橋博輕型橋慎墩，一救般為配號合鉆孔累灌注樁貨基礎的為柱式樁算墩。當拱橋彎跨徑在10m左右胸時，怠常采鴉用兩拴根直耳徑為10喜0c漁m的鉆孔民灌注樁;跨徑在20該m左右時夢可采用狗兩根直爺徑為12兆0c暫m或三根乒直徑為10沫0c貿(mào)m的鉆孔么灌注樁;跨徑在30互m左右時姐可采用究三根直酒徑為120～130香cm的鉆孔訊灌注樁溉。二、棄拱橋勉橋臺效的構歇造1.重力截式橋送臺2.輕型序橋臺拱橋常運用的重勞力式橋囑臺是U形橋華臺，羞與梁拐橋中骨的U形橋意臺相呼比，澇在結狗構構千造上躬除在拱座和前墻兩部飾分有惱所差牽別外御，其媽余部換分也葬基本叔相同拔。常用肯的輕宴型橋覺臺有:八字形集橋臺、U字形橋測臺、背撐式桂橋臺、空腹式督橋臺和齒檻式閑橋臺。1)八字形慚橋臺前墻毛可以腫是等膜厚度網(wǎng)的，疤也可棍以是乒變厚勿度的情。變襯厚度裕臺身梳的背賭坡為2:1～4:桂1，翼宵墻的組頂寬執(zhí)一般委為40未cm。前坡辯為10咱:1，后硬坡為5:1。為了鑒防止基翅底向橋晝跨滑動志，基礎刺應有一龍定埋置怪深度。2)萬U字形橋尼臺前墻怕與側已墻之覽間應票設變想形縫甚，以補適應匯橋跨蕩的可恢能變嫩位。3)背撐務式橋崇臺當橋臺涼較寬時斧，為了裝保證結襖構的強酬度和穩(wěn)傭定性，按可以在擊八字形丈或U字形博的前籌墻背備后加掘一道覺或幾藏道背齒撐，必構成∏字形、E字形等水平牙截面形起式的前做墻。4)空腹式折橋臺空腹押式橋蘭臺是托由前墻、后墻、基礎板和撐墻等部泉分組斗成。沈在前秧后墻中之間豆設置3～4道撐句墻，既作為辟傳力找構件獎，并麻對后豆墻起恭到扶勺壁、花對基黨礎板灑起到躁加