橋梁墩臺與基礎

橋梁墩臺與基礎第1頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)橋梁墩臺和基礎的作用橋梁的下部結構——橋墩、橋臺和基礎。它們的基本作用——支承橋跨結構。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。第2頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月橋墩、橋臺的結構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力等。墩、臺自重N2

及直接作用于橋墩側面的風力、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,它屬于偏心受壓結構。第3頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月橋墩、臺組成—1.墩臺頂帽橋墩、臺一般由頂帽、墩臺身和基礎三部分組成。第4頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月橋墩、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;較高的強度建筑材料;支承墊石應強度更高的;（劈裂、錨(螺)栓松動;再加上雨水、冰雪等自然力)第5頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月橋墩、臺組成—1.墩臺頂帽2).為施工架梁和養(yǎng)護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、頂帽托梁等結構。第6頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月橋墩、臺組成—2.墩臺身墩臺身:支承橋跨的主體結構,且自身直接承受多種外力;所以應具有足夠的強度、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第7頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月橋梁破冰棱和橋墩防船撞設施

對于受冰壓力影響的橋墩,還應考慮設置破冰棱橋墩防船撞設施破冰棱第8頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月橋墩、臺組成—3.錐體護坡為了加強橋臺與路基的連接,橋臺兩側一般設有錐體填土。臺尾上部還應嵌入路基內一定長度d′;臺身高度和長度d取決于橋頭路基和錐體填土的高度。第9頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月橋墩、臺組成—3.錐體護坡和基礎因錐體填土易受流水沖刷：坡面應鋪砌防護;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。第10頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)橋梁墩臺的類型與構造橋梁墩臺的類型很多,大體可分為

1.重力式墩臺

2.輕型墩臺第11頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月一、重力式墩臺(一)重力式墩臺的特點截面尺寸較大：混凝土、砌石等圬工材料。優(yōu)點：堅固耐用，施工方便，養(yǎng)護工作量小對抵抗船筏，漂流物的撞擊，磨損以及抵抗冰壓力的作用等較為有利。缺點：工程量大，自重大，使地基壓力增加。墩身尺寸大，相應增加了基礎的工程數量，在水中的橋墩阻水面積也大。第12頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月(二)、重力式橋墩種類重力式橋墩按其墩身截面形式可分為:

矩形墩、圓形墩、圓端形墩和尖端形墩四種。第13頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月重力式橋墩—1).矩形橋墩1).矩形橋墩矩形橋墩對水流阻礙較大,易引起較大的墩周河床的局部沖刷。但外形簡單,施工方便,圬工數量較省。一般用于無水的旱橋、棧橋和水流較小的跨谷橋。高橋墩高出設計頻率水位的部分,因無水流的作用,也采用矩形截面。第14頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月重力式橋墩—2).圓端形橋墩圓端形橋墩對水流阻礙較小,可減少對橋墩周圍河床的局部沖刷,但施工稍為復雜。一般用于水流斜交角小于15°的水中墩,有水橋梁多用此種類型。第15頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月重力式橋墩—3).圓形橋墩圓形截面在各方向都能適應水流,阻水較小,它適用于河道急彎、流向多變或水流斜交角等于或大于15°的橋梁。單線鐵路直線橋梁上,當橋墩較高時,其圬工數量較圓端形為省;但對曲線上橋梁,由于它的縱橫向剛度一致,其橫向剛度較圓端形為弱,其圬工數量較圓端形墩為大。第16頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月重力式橋墩—4).尖端形橋墩適用于水流斜交角度小于5°及河床不允許有嚴重沖刷的小跨度橋梁。有流水的河流,橋墩尖端還能起破冰的作用。迎水端應采取特殊的加固措施。第17頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月(三)重力式橋臺的種類重力式橋臺按其截面形狀主要有：矩形橋臺、U形橋臺、T形橋臺、耳墻式橋臺、矩形埋式及十字形埋式橋臺等多種。第18頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月1.矩形橋臺與U形橋臺矩形橋臺：造形簡單、整體性好,對抗震有利。但臺身較高時,圬工用量大,不經濟。U形橋臺：減少圬工數量,中空部分用土料填實?？紤]到中間填土部分易積水引起凍脹而使兩翼裂損,宜選用滲水性好的土填充,并應有良好的排水設施。一般用于填土高H≤4m的小跨橋梁。第19頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月2.T形橋臺在鐵路橋中使用較多,適用高度H為4～12m。T形橋臺的縱向長度:根據錐體填土的構造要求和錐體填土的坡腳不超出橋臺前緣的條件確定的。當填土較高時,臺長因而加長,圬工數量增大,故有時將錐體適當伸入臺前一部分。第20頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月2.T形橋臺為減少圬工量改造：帶洞的形式,工字形。第21頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月3.埋式橋臺埋式橋臺：部分臺身埋在錐體護坡之中,對較高橋臺可減少臺長,故對跨谷高橋甚為有利。占據了橋孔一部分空間,對有水橋梁將縮小過水面積,應綜合權衡“減小臺長”與“增大孔跨”二者的利弊。矩形埋式橋臺結構簡單,宜于混凝土施工;十字形埋式臺寬變化,節(jié)省圬工,但一般用石砌施工?？捎糜诟叨葹?～20m、跨度16～32m。第22頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月4.耳墻式橋臺耳墻式橋臺：用兩片鋼筋混凝土耳墻代替臺尾一部分實體圬工與路堤相連?？s短實體臺身長度，節(jié)省圬工。兩片耳墻位于地面較高部位,其施工工藝的要求較高。如施工質量不高,在耳墻與臺身連接的根部較易產生裂縫,為此也要求耳墻不宜做得太長。第23頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月二、輕型墩臺(一)輕型橋墩當地基土質條件較差時,為了減輕地基的負擔,或者為了減輕墩身重量,節(jié)約圬工材料,常采用輕型橋墩。輕型橋墩主要有空心墩、板式墩、樁柱式墩、雙柱式墩及各式柔性墩等。第24頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月1.空心墩30m以上的高墩,如將實體墩身改為厚壁式空心墩身,可節(jié)省圬工20%～30%,墩身高在50m以上時可用鋼筋混凝土空心墩,節(jié)省圬工可達50%。近年來滑動模板工藝的大量使用為空心墩施工創(chuàng)造了良好的條件。第25頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月2.樁柱式橋墩樁柱式橋墩(排架式樁墩)：墩身是利用基礎的樁延伸到地面的樁柱,頂帽即為連接樁的帽梁。特點：構造簡單,用料少、施工快,但縱向剛度小。鐵路橋只宜用在較小跨度,墩高不超過10m以內的墩上。第26頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月2.雙柱式橋墩雙柱式橋墩：鋼筋混凝土做成的剛架,其基礎可為樁基或其它類型的基礎。南京、九江大橋的引橋都采用了雙柱式橋墩。其使用高度一般在30m以內,個別的采用多層剛架可達40m以上。第27頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月3.柔性墩柔性墩是改變橋梁的受力體系,使墩臺由單獨承受某種荷載變?yōu)榕c其它墩臺和梁組成共同的受力體系,以達到輕型化的目的。將若干個稱為柔性墩的小截面橋墩和一個稱剛性墩(臺)通過橋跨結構用固定支座連接起來，從而使每個柔性墩頂增加一個水平約束。與一般橋墩比較,柔性墩內力大大降低。柔性墩的構造可為剛架式、板壁式,亦可做成排架樁式。第28頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月(二)輕型橋臺鐵路上已采用的輕型橋臺主要有：

1.樁柱式橋臺；

2.錨定板式橋臺。第29頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月(二)輕型橋臺—1.樁柱式橋臺樁柱式橋臺的樁柱既是基礎也是臺身。臺頂部分由帽梁、兩側耳墻及胸墻組成。它適用于地基承載力較低、填土不高的情況。第30頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月(二)輕型橋臺—2.錨定板橋臺錨定板橋臺是設置由擋墻、拉桿和錨定板組成的錨定結構來承受土壓力,以達到本身輕型化的一種橋臺。墻后土體的側壓力通過墻傳至拉桿,拉桿的力由土體抗剪強度對錨定板所產生的抗拔力來平衡。有兩種形式：

1)分開式；

2)整體式。第31頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月(二)輕型橋臺—2.錨定板橋臺1)分開式：臺身與錨定結構分開,土壓力全部由錨定結構承受,臺身僅受橋跨傳來的豎向壓力和水平力,相當于一個橋墩的作用。特點：受力明確,但構件較多,且施工工藝較繁,操作也不方便。2)整體式錨定板橋臺的另一種形式是將臺身和擋墻合為一體。特點：它的構造簡單,施工方便,材料也較省,但臺頂位移尚難以較精確地計算第32頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)基礎的類型與適用條件基礎是指墩臺與地基連接的部分,叫墩臺基礎或叫橋梁基礎。基礎是橋梁的重要組成部分,它既是橋梁的要害部位,又是施工的難點和關鍵。依結構形式和施工方法的特征可分為:明挖基礎、沉井基礎、樁基礎、管柱基礎及其它類型的基礎。第33頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月一、明挖基礎一般指采用敞坑放坡開挖基坑,然后砌筑圬工的擴大基礎;深度：其基底埋深多在5m以內。近年來采用噴射或灌注混凝土護壁豎直開挖深度可達10m以上。適用范圍：明挖基礎施工中的防水和排水工作較為困難,故一般只宜于無水、少水或淺水河流且無涌沙現(xiàn)象的基礎工程第34頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月噴射混凝土護壁-安裝鋼筋網噴射混凝土護壁-噴射混凝土第35頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月二、沉井基礎a).在墩臺位置灌好的開口重型混凝土或鋼筋混凝土井筒;b).然后在井內挖土,使井筒靠自重下沉,故名沉井;c).待沉至要求深度后依次在井內進行封底、填充及封頂;d).最后在頂蓋上建造墩臺身。第36頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月二、沉井基礎由于井壁有防水、擋土作用,施工時無需另設護壁支撐,施工機具亦較簡單且不受地形窄狹的限制。沉井不宜用于不排水開挖的漂石層或傾斜巖層。若遇深水時可改用浮運鋼沉井或薄壁鋼絲網混凝土沉井。鋼沉井岸邊接高第37頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月沉井浮運第38頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月吸泥下沉第39頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月三、樁基礎當基底須埋入土層很深時,可采用樁基礎。方法：1.將樁尖下至土層深處；2.再在樁頂灌注混凝土承臺,使基樁與承臺形成整體結構；3.然后在承臺上砌筑墩臺身。優(yōu)點：既可將荷載傳至土層深處,又可減少基坑開挖量和實體基礎的圬工量。因而樁基礎是一種常用的深基礎.第40頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月三、樁基礎樁基分打入樁和鉆(挖)孔樁兩種：打入樁需事先預制,施工機具設備較為復雜,施工技術要求較高,當土層中夾有大量碎石、卵石或其它障礙時,打入困難。近年來打入樁逐漸被鉆(挖)孔樁所取代。鉆(挖)孔樁所需機具設備比較簡單,并可用于各類土層和巖層。第41頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月四、管柱基礎管柱基礎是一種新型的基礎結構形式