第一章桥梁墩台构造

第一章桥梁墩台构造墩台决定着桥跨结构在平面上和高程上的位置，并将荷载传递给地基。桥台连接桥梁与路堤并承受桥头填土的水平土压力，起着挡土墙的作用。桥墩则将相邻两孔的桥跨连接起来。桥梁墩台的作用：墩台分类重力式墩台：靠自身重力来平衡外力而保持其稳定。轻型墩台：刚度小，受力后允许在一定的范围内发生弹性变形。1.重力式桥墩一、梁桥桥墩(一)梁桥常用桥墩类型及构造特点重力式桥墩由墩帽基础墩身三部分组成。第一节桥墩构造(1)墩帽墩帽用混凝土筑成,如图4-1-1所示。125~10cm图4-1-1墩帽构造1-支座2-墩帽梁式桥墩帽的平面尺寸，必须满足结构支座布置的要求。当桥面的横坡设在墩帽顶面时，可从中心向两端倾斜地加筑三角垫层，以使上部结构在桥面形成排水横坡。1215~20cm图4-1-2墩帽支撑垫石1-支座2-墩帽对于大跨径的桥梁，需在墩顶上设置钢筋混凝土支承垫石(图4-1-2)，支座要放置在支承垫石上。图4-1-3墩帽构造尺寸（尺寸单位：mm）顺桥向的墩帽宽度b：b≥式中：——相邻两跨支座的中心距；212222ccaaffc1——顺桥向支座垫板至墩身边缘最小距离；c2——檐口宽度，50mm—l00mm。横桥向的墩帽最小宽度B：B=两侧主梁间距+支座横向宽度+2Cl+2C2(2)墩身墩身可用混凝土、片石混凝土浇筑，也可用石料或混凝土预制块砌筑。墩身平面形状常做成圆端形或尖端形、矩形、圆形。图4-1-4墩身构造(3)基础设在天然地基上的桥墩基础可采用混凝土或砂浆砌片石(或块石)。在竖向基础可以做成单层式的或2～3层台阶式。重力式桥墩的优点：承载能力大，刚度大，防撞能力强。缺点：圬工数量多，重力大，阻水面积大。宜修建在地基承载力较高、基岩埋深较浅的地基上，适合荷载较大或河流中流水和漂浮物较多的桥梁。2.钢筋混凝土薄壁桥墩当地基土质条件较差时，为了减轻地基的应力，可考虑采用钢筋混凝土薄壁桥墩(图4-1-5)，圬工数量比重力式桥墩节省70%左右，但需耗用较多的钢筋。图4-1-5钢筋混凝土薄壁桥墩V形和Y形桥墩不仅具有优美的外形，还能缩短主梁跨径增大上部结构的跨越能力，减少桥墩数目，但施工比较复杂，需设置临时墩和用钢脚手架来支承斜臂的重力。3.V形桥墩和Y形桥墩V形桥墩(图4-1-6a)顶部分开底部连在一起的。图4-1-6V形桥墩和Y形桥墩Y形桥墩(图4-1-6b)顶部分开底部与直立桥墩连在一起。212111a)1-预制梁2-接头b)a）在灌注桩顶浇一承台，然后在承台上设立柱；4.柱式桥墩和桩柱式桥墩图4-1-7梁桥柱式桥墩1a)1-盖梁2-立柱b)c)d)233-承台b）在浅基础上设立柱；c）为了增强墩柱间抗撞击的能力，在两柱中间加做隔墙；d）当桥墩较高，也可以把水下部分做成实体式，以上部分仍为柱式。一般分为两部分，在地面以上(或柱桩连接处以上)称为柱，在地面以下称为桩。e）为单柱式桩墩，适用于宽度不大斜交桥；桩柱式桥墩（图4-1-8e、f、g）：图4-1-8梁桥桩式桥墩4e)4-悬臂盖梁5-单立柱f)g)566-横梁系f）为等截面双柱式桩墩；g）为变截面双柱式桩墩，为了增加桩柱的横向刚度,在桩柱之间设置横系梁。柱式桥墩和桩柱式桥墩是公路桥梁广泛采用的桥墩形式，它能减轻墩身重力，节约圬工材料，施工方便，外形又较美观。5.柔性排架桩墩柔性排架桩墩是由单排或双排的钢筋混凝土桩与钢筋混凝土盖梁连接而成。其主要特点是：可以通过一些构造措施，将上部结构传来的水平力（制动力、温度影响力等）传递到各个柔性墩台或相邻的刚性墩台上。柔性墩一般布设在两端具有刚性较大桥台的多跨桥中，同时，在全桥除一个中墩上设置活动支座外，其余墩台均采用固定支座，见图4-1-9。图4-1-9柔性墩的布置活动支座3号墩正面234分联布置柔性墩见图4-1-10图4-1-10多跨柔性墩的布置两个活动支座之间或刚性墩台与第一个活动支座之间称为一联，每联设置一个刚性墩（台），刚性墩宜布置在地基较好和地形较高的地方。联长刚性台刚性墩刚性墩6.轻型桥墩小跨径的钢筋混凝土板桥，一般采用石砌或混凝土轻型桥墩较为经济(图4-1-11)。图4-1-11轻型桥墩尺寸单位(cm)墩帽用混凝土浇筑，墩帽上要预埋栓钉，位置与上部结构块件的栓孔相对应。墩身用混凝土或浆砌块石做成，墩身为直立，不设侧坡，两头做成圆端形。基础采用混凝土或浆砌片石(或块石)做成，平面尺寸较墩身底面尺寸略大(一般大20cm)。基础多做成单层式的。1.重力式桥墩(二)拱桥桥墩拱桥重力式桥墩，其形式基本上与梁桥重力式桥墩相仿，墩帽基础墩身三部分组成。也由图4-1-12重力式桥墩1231-墩帽2-墩身3-基础(1)墩帽墩帽可用浆砌块石(或料石)做成(对应于石拱桥)或用混凝土做成(对应于混凝土或钢筋混凝土拱桥)。拱桥不需要设置支座，为支承拱圈，墩帽顶部做成斜坡(图4-1-12)。拱桥重力式桥墩的宽度尺寸要大于梁桥，以满足拱桥桥墩承受较大的水平推力。(2)墩身拱桥墩身体积较大，其平面形状为圆端形或尖端形、矩形。(3)拱桥桥墩基础与梁桥相同。2.柱式桥墩和桩柱式桥墩拱桥的柱式桥墩和桩柱式桥墩与梁桥基本相同，但在盖梁上要设置拱座用以支承拱圈。由于要承受较大的水平推力，柱和桩的直径比梁桥大，根数也比梁桥多。3.单向推力墩在多孔拱桥中，为防止一孔破坏而引起其它孔的连锁反应，每隔3-5孔应设单向推力墩。中小跨径拱桥可采用下列形式的单向推力墩：(1)普通柱墩加设斜撑及拉杆的单向推力墩这种单向推力墩是在普通墩柱上对称增设一对预应力混凝土斜撑(图4-1-13)。图4-1-13重力式桥墩1-立柱2-斜撑3-拉杆(用预应力)VH12344-基础板(2)悬臂式单向推力墩悬臂式单向推力墩是在桥墩的顺桥向双向挑出悬臂(图4-1-14)。图4-1-14悬臂式单向推力墩VH(3)实体单向推力墩当桥墩较矮及单向推力不大时，只需加大实体墩身的尺寸即可。第二节桥台构造一、梁桥桥台(一)梁桥常用桥台类型及其构造特点重力式U形桥台由:基础台身(前墙和侧墙)台帽1．重力式U形桥台三部分组成。图重力式U形桥台1-台帽；2-前墙；3-基础；4-锥形护坡；5-碎石；6-盲沟；7-夯实粘土；8-侧墙。2345678175cm侧墙用以连接路堤并抵挡路堤填土向两侧的压力，当其尺寸满足规范要求时，可按U形整体截面验算截面强度，否则按独立挡土墙验算。桥台两侧设有锥形护坡，锥形的坡度一般由纵向(顺路堤方向)为1：1逐渐变至横向为1：1.5。锥坡的平面形状为1/4椭圆。前墙顶部设置台帽，以放置支座和安设上部构造。前墙除支承上部结构外，还承受路堤填土的水平压力。锥坡用土夯筑而成，其表面用片石砌筑。锥坡下缘一般与桥台前墙的下缘相齐。重力式U形桥台特点：构造简单，基底承压面大，主要依靠自身重力和台内填土重力来保持稳定，但圬工体积大，并由于自身重力而增加对地基的压力，宜在填土高度和跨径不大的桥梁中采用。钢筋混凝土薄壁桥台是由扶壁式挡土墙和两侧的薄壁侧墙所构成2.钢筋混凝土薄壁桥台图钢筋混凝土薄壁桥台1-前墙12342-扶壁3-侧墙4-耳墙台顶由竖直小墙和支于扶壁上的水平板构成承梁部分，以支承桥跨。特点：自身重力轻可减小对地基的压力。但其构造复杂，钢筋用量也比较多，适用于在软土地基上建造的桥梁。当路堤填土高度超过6m～8m时，可采用埋置式桥台。3．埋置式桥台它是将台身埋在锥形护坡中，只露出台帽，以安放支座和上部结构，不另设翼墙，仅由台帽两端的耳墙与路堤衔接。重力式埋置桥台：台身常做成向后倾斜，这样可减小台后土压力和基底合力偏心距，但施工时应注意桥台前后均匀填土，以防倾倒。50cm立柱式埋置桥台(图a)、框架式埋置桥台(图b和桩式埋置桥台(图c)，这三种桥台均较重力式桥台轻巧，能节约大量圬工。图a图b图c特点：由于台身埋入土中，利用台前锥坡产生的土压力来抵消台后的主动土压力，可以增加桥台的稳定性，桥台的尺寸也相应减小。但埋置式桥台的锥坡挡水面积大，对桥孔下的过水面积有所压缩。轻型桥台用于跨径不大于13m的板(梁)桥，且不宜多于3孔，全长不大于20m。4．轻型桥台台帽用混凝土浇筑，当填土高度较高或跨径较大时，宜采用有台背的台帽。台身用混凝土浇筑或块石砌筑，两边坡度为直立。八字形桥台：两边翼墙与桥台设缝分离,翼墙与水流方向成30°夹角；支撑梁20一字形桥台：翼墙与桥台连成整体；支撑梁20为了节约圬工数量，也可在边桩上设置耳墙(图a)代替翼墙。为了增加桥台抵抗水平推力的抗弯刚度，也可将台身做成T形截面(图b)。12342图a图b41-台墙2-耳墙3-边柱4-支撑梁立面平面810810上部构造与台帽间应用栓钉连接，栓钉孔、上部结构与台背之间需用小石子混凝土(标号同上部结构)或砂浆填实有台背无台背锚固栓钉上部结构与台帽栓钉连接(尺寸单位：cm)桥台下端与相邻桥台(墩)之间设置支撑梁，设在铺砌层及冲刷线之下，对于多孔桥的一字形桥台，墩与台之间的支撑梁需设置支撑梁顶座。2020206040303060河床铺砌层支撑梁支承梁底座(尺寸单位：cm)锚碇板结构由锚碇板、立柱、拉杆和挡土板组成。5．锚碇板式桥台（锚拉式）挡土结构包括：锚碇板、拉杆、挡土板和立柱。（1）分离式构造见图，台身与锚碇板、挡土结构分离，台身承受桥跨结构传来的竖向力和水平力，挡土结构承受土压力。锚钉板式桥台结构结合式锚碇板式桥台较分离式锚碇板式桥台结构简单，施工方便，工程量小，但受力不明确，若设计计算中台顶位移量的选取不准确，将影响施工和运营。(2)结合式枕梁式桥台是以枕梁代替台帽，并直接搁于地基上。它是桥梁中最简单的一种桥台，适用于桥梁建筑高度小，桥台下土质比较密实，河床比较稳定，无冲刷的小型梁桥。6．枕梁式桥台1～1.5cm枕梁式桥台1-枕梁2-碎石垫层3-梁4-护坡1234(二)拱桥桥台构造1．重力式U形桥台重力式U形桥台在拱桥中用得最多，其构造与梁桥U形桥台相仿，也是由前墙、侧墙和基础三部分组成。75cm拱桥重力式U形桥台1234561-侧墙2-前墙3-基础4-防护墙5-台帽6-锥坡前墙承受拱圈推力和路堤填土压力，其任一水平截面的宽度，均要满足规范要求。侧墙顶宽也应满足规范要求，侧墙和前墙连成整体。基础平面尺寸要比台身底截面尺寸略大，基础可做成单层的也可做成多层的，视基础的总厚度确定。2．组合式桥台组合式桥台由台身和后座两部分组成。123组合式桥台1-沉降变形缝2-后座3-基桩台身基础承受竖向力，一般采用桩基础。拱的水平推力则主要由后座基底摩阻力及台后的土侧压力来平衡。后座基底标高应低于拱脚下缘标高，力求台后土侧压力和基底摩阻力的合力作用点同拱座中心标高一致。3．轻型桥台八字形桥台的台身可做成等厚度的或变厚度的。变厚度的台身背坡一般为2:1～4:1，台口尺寸应满足抗剪强度要求。(1)八字形轻型桥台和前倾式轻型桥台2:1～4:1八字形桥台123121-台身2-八字翼墙3-基础前倾式桥台:由于台身向桥孔方向倾斜因此比直立台身的受力情况要好，用料要省，缺点是施工比较麻烦。前倾式一字形桥台U形桥台由前墙(等厚度的)和平行于行车方向的侧墙组成。(2)U形轻型桥台U字形桥台1-前墙232175cm2-侧墙3-基础1当桥台宽度（横桥向）较大时，为了保证结构的强度和稳定性，可在八字形或U字形桥台的前墙背后加一道或几道背撑，构成平面为字形、E字形的桥台。(3)背撑式桥台这种桥台比八字形桥台的稳定性要好，但土方开挖量及圬工体积都大，因而加背撑的U字形桥台适用于较大跨径的高桥和宽桥。背撑式桥台(A)(B)(C)空腹L形桥台由前墙、后墙、基础板和撑墙部分组成。4．空腹L形桥台1234空腹L形桥台1-前墙2-后墙3-基础板4-撑墙适用于软土地基、而桥台本身不高的空腹式拱桥。前墙承受拱圈传来的压力，后墙支承台后土压力。在前后墙之间加设撑墙3～4道，作为前后墙间的传力构件，并对后墙起到护壁和对基础板起到加劲作用。履齿式桥台又称飞机式桥台，由前墙、侧墙、底板和撑墙几部分组成。5．履齿式桥台1234567履齿式桥台1-前墙2-侧墙3-底板4-撑墙5-腹拱台帽6-主拱圈7