第5篇_桥梁墩台

《桥梁工程》第二版，邵旭东主编人民交通出版社课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇桥梁墩台1第五篇桥梁墩台第一章桥梁墩台的设计和构造第二章桥梁墩台计算《桥梁工程》第二版，邵旭东主编人民交通出版社课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇桥梁墩台2第一章桥梁墩台的设计和构造第一节概述桥梁墩（台）主要由墩（台）帽、墩（台）身和基础三部分组成（图5-1-1）。梁的自重及梁所承受的荷载，通过桥台、桥墩传给地基。第一章第一节概述《桥梁工程》第二版，邵旭东主编人民交通出版社课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇桥梁墩台3近年来，国内外的城市桥梁中，涌现出丰富多彩的构造形式，这些有：（1）单柱式墩（图5-1-2a），其截面可以是圆形、矩形、多角形等，这种桥墩的外貌轻盈，视空开阔，造价经济；（2）多柱式墩（图5-1-2b），其柱顶各自直接支撑上部结构的箱梁底板，柱间不设横系梁，显得挺拔有力，干净利落；（3）矩形薄壁墩（图5-1-2d，e），这种墩常将表面作成纹理（竖向或横向纹理），从而收到美观的效果；（4）双叉形（图5-1-2g）和四叉形（图5-1-2h）；（5）T形、V形和X形（图5-1-2c、f、i）等，这些型式除满足结构受力的要求外，都是为了达到造型美观的目的。公路桥梁上常用的墩、台形式大体上可以归纳为两大类：梁桥墩台和拱桥墩台。第一章第一节概述《桥梁工程》第二版，邵旭东主编人民交通出版社课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇桥梁墩台4(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(i)图5-1-2各种轻型桥墩形式第一章第一节概述《桥梁工程》第二版，邵旭东主编人民交通出版社课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇桥梁墩台5第二节梁桥墩台梁桥墩台从总体上可分为两种：一种是重力式墩台。这类墩、台的主要特点是靠自身重量来平衡外力而保持其稳定。因此，墩身、台身比较厚实，可以不用钢筋，而用天然石材或片石混凝土砌筑。它适用于地基良好的大、中型桥梁，或流冰、漂浮物较多的河流中。在砂石料方便的地区，小桥也往往采用重力式墩、台。其主要缺点是圬工体积较大，因而其自重和阻水面积也较大。另一种是轻型墩台。一般说来，这类墩台的刚度小，受力后允许在一定的范围内发生弹性变形，所用的建筑材料大都以钢筋混凝土和少筋混凝土为主，但也有一些轻型墩台，通过验算后可以用石料砌筑。第一章第二节梁桥墩台《桥梁工程》第二版，邵旭东主编人民交通出版社课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇桥梁墩台6一、梁桥桥墩桥墩按其构造可分为实体桥墩、空心桥墩、柱式排架桩墩、柔性墩和框架墩等五种类型。按墩身横截面形状可分为矩形、圆形、圆端形、尖端形和各种空心墩，如图5-1-3所示。（一）实体桥墩实体桥墩是由一个实体结构组成。按其截面尺寸和桥墩重量的不同又可分为实体重力式桥墩(图5-1-5)和实体薄壁式桥墩（墙式桥墩）（图5-1-6）。它们由墩帽、墩身和基础构成。第一章第二节梁桥墩台《桥梁工程》第二版，邵旭东主编人民交通出版社课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇桥梁墩台7201～301：201～301侧面平面基础立面：：墩身墩帽：图5-1-5实体重力式桥墩图5-1-6实体薄壁桥墩第一章第二节梁桥墩台《桥梁工程》第二版，邵旭东主编人民交通出版社课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇桥梁墩台81.顺桥向墩帽最小宽度b(1)双排支座支座支座垫石15~3015~3020~50支座支座垫石支座支座垫石15~3015~3020~50如图5-1-7所示，b为：122222aabfcc式中：f—相邻两跨支座间的中心距；01122aafeeee0—伸缩缝宽，中小桥为2cm～5cm；大跨径桥梁可按温度变化及施工放样、安装构件可能出现的误差等决定；温度变化引起的变位为：第一章第二节梁桥墩台《桥梁工程》第二版，邵旭东主编人民交通出版社课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇桥梁墩台90elt其中：l—桥跨的计算长度（因桥梁的分孔、联长、固定支座与活动支座布置不同而不同）；—温度变化幅度值，可采用当地最高和最低月平均气温及桥跨浇筑完成时的温度计算决定；—材料的线膨胀系数，钢筋混凝土构造物为；、—桥跨结构过支座中心线的长度；a、—桥跨结构支座顺桥向宽度；c1—顺桥向支座边缘至墩身边缘的最小距离，见表5-1-1及图5-1-8；c2—檐口宽度，5cm～10cm。t1e1e1ea第一章第二节梁桥墩台《桥梁工程》第二版，邵旭东主编人民交通出版社课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇桥梁墩台10（2）单排支座当墩上仅有一排支座时（如连续梁桥），则b可由下式计算（图5-1-8和图5-1-9）：1222bacc支座支座垫石15~3015~3020~50支座支座垫石支座支座垫石15~3015~3020~50图5-1-8C值的确定（单位：cm）图5-1-9单排支座墩帽尺寸图第一章第二节梁桥墩台《桥梁工程》第二版，邵旭东主编人民交通出版社课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇桥梁墩台11（3）不等高梁双排支座如图5-1-10所示，这时左边（低梁端）宽度应按单排支座墩宽进行设计，而右边（高梁端）应按桥台台帽宽度进行设计。5-1-10不等高梁桥墩帽尺寸第一章第二节梁桥墩台《桥梁工程》第二版，邵旭东主编人民交通出版社课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇桥梁墩台122.横桥向墩帽最小宽度B（1）多片主梁（图5-1-11）桥跨结构两外侧主梁中心距（B1）+支座底板横向宽度（a1）+2c2+2c1。BBcc21ccBcc2c112B1ca/21a/211a121图5-1-11多片主梁墩帽横桥向尺寸第一章第二节梁桥墩台《桥梁工程》第二版，邵旭东主编人民交通出版社课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇桥梁墩台13（2）箱形梁（图5-1-12）B=B1（两边支座中心距）+a1+2c1+2c2BBcc21ccBcc2c112B1ca/21a/211a121图5-1-12箱形梁墩帽横桥向尺寸第一章第二节梁桥墩台《桥梁工程》第二版，邵旭东主编人民交通出版社课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇桥梁墩台14（二）空心桥墩在一些高大的桥墩中，为了减少圬工体积，节约材料，减轻自重，减少软弱地基的负荷，也可将墩身内部做成空腔体、即所谓空心桥墩。这种桥墩在外形上与实体重力式桥墩并无大的差别，只是自重较实体重力式的轻，因此，它介于重力式桥墩和轻型桥墩之间。几种常见的空心桥墩如图5-1-14、5-1-15、5-1-16所示。IIR=270R=270R=270R=270R=270ⅡⅡⅡ-ⅡⅠ-ⅠⅤ-ⅤⅢⅢⅣⅣⅤⅤⅣ-ⅣⅢ-Ⅲ第一章第二节梁桥墩台《桥梁工程》第二版，邵旭东主编人民交通出版社课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇桥梁墩台15（三）柱式桥墩柱式桥墩的结构特点是由分离的两根或多根立柱（或桩柱）所组成。它的外型美观，圬工体积少，因此是目前公路桥梁中广泛采用的桥墩型式之一，特别是在较宽较大的城市桥和立交桥中。ⅠⅠ-ⅠⅠ(a)(b)(c)(d)图5-1-17柱式桥墩（a）单柱式；（b）双柱式；（c）哑铃式；（d）混合双柱式第一章第二节梁桥墩台《桥梁工程》第二版，邵旭东主编人民交通出版社课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇桥梁墩台16（四）柔性排架桩墩柔性排架桩墩（图5-1-18）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）传递到全桥的各个柔性墩台，或相邻的刚性墩台上，以减少单个柔性墩所受到的水平力，从而达到减小桩墩截面的目的。因此，柔性墩可以为单排桩墩、柱式墩或其它薄壁式桥墩。凝土桩钢筋混盖梁图5-1-18柔性排架桩墩第一章第二节梁桥墩台《桥梁工程》第二版，邵旭东主编人民交通出版社课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇桥梁墩台17（五）框架墩框架墩是采用由构件组成的平面框架代替墩身，以支承上部结构，必要时可做成双层或更多层的框架支承上部结构，这类较空心墩更进一步的轻型结构，是以钢筋混凝土和预应力混凝土建成受力体系。还可以适应建筑艺术，建成纵、横向V形、Y形、X形、倒梯形等墩身。这些桥墩在同样跨越能力情况下缩短梁的跨径、降低梁高，使结构轻巧美观，但结构构造比较复杂、施工比较麻烦。图5-1-20示出了连续梁桥采用V形墩的构造，图5-1-21为一V形框架墩的横断面示意图。图5-1-22示出了连续梁桥采用Y形墩的构造。第一章第二节梁桥墩台《桥梁工程》第二版，邵旭东主编人民交通出版社课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇桥梁墩台18图5-1-20连续梁桥采用V型框架墩图5-1-21V型框架墩横断面（a）（b）（c）图5-1-22Y型框架墩第一章第二节梁桥墩台《桥梁工程》第二版，邵旭东主编人民交通出版社课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇桥梁墩台19二、梁桥桥台梁桥桥台可分为重力式桥台和轻型桥台。除了这两种外，还有组合式桥台和承拉桥台。第一章第二节梁桥墩台《桥梁工程》第二版，邵旭东主编人民交通出版社课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇桥梁墩台20（一）重力式桥台重力式桥台的常用型式是U型桥台，它由台帽、台身和基础等三部分组成。台后的土压力主要靠自重来平衡，故桥台本身多数由石砌、片石混凝土或混凝土等圬工材料建造，并用就地浇筑的方法施工。锥坡夯实粘土盲沟碎石背墙(钢筋混凝土)基础侧墙锥坡基脚(浆砌片石)台帽1aee/20c1c2前墙(浆砌片石)搭板背墙(钢筋混凝土)搭板前墙(浆砌片石)11搭板U型桥台因其台身由前墙和两个侧墙构成的U字型结构而得名。优点：构造简单，适用于填土高度在8至10m以下或跨度稍大的桥梁；缺点：体积和自重大，对地基要求高。第一章第二节梁桥墩台《桥梁工程》第二版，邵旭东主编人民交通出版社课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇桥梁墩台21重力式桥台第一章第二节梁桥墩台《桥梁工程》第二版，邵旭东主编人民交通出版社课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇桥梁墩台22（二）轻型桥台轻型桥台的体积轻巧、自重较小，一般由钢筋混凝土材料建造，它借助结构物的整体刚度和材料强度承受外力，从而可节省材料，降低对地基强度的要求和扩大应用范围，为在软土地基上修建桥台开辟了经济可行的途径。设有支撑梁的轻型桥台埋置式桥台加筋混凝土桥台第一章第二节梁桥墩台《桥梁工程》第二版，邵旭东主编人民交通出版社课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇桥梁墩台231、设有支撑梁的轻型桥台台身为直立的薄壁墙，台身两侧有翼墙（用于挡土）。在两桥台下部设置钢筋混凝土支撑梁，上部结构与桥台通过锚栓连接，于是便构成四铰框架结构系统，并借助两端台后的土压力来保持稳定。第一章第二节梁桥墩台《桥梁工程》第二版，邵旭东主编人民交通出版社课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇桥梁墩台242、钢筋混凝土薄壁桥台钢筋混凝土薄壁桥台由扶壁式挡土墙和两侧的薄壁侧墙构成。这种桥台不仅可以减少圬工体积40%～50%，同时因自重减轻而减小了对地基的压力。故适用于软弱地基的条件，但其构造和施工比较复杂，并且钢筋用量多。第一章第二节梁桥墩台《桥梁工程》第二版，邵旭东主编人民交通出版社课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇桥梁墩台253、加筋土桥台竖向面板后填料的主动土压力作用到面板上，再通过拉杆将该力传递给锚定板，而锚定板则依靠位于板前且具有一定抗剪能力的土体所产生的拉拔力来平衡拉杆拉力，使整个结构处于稳定状态。第一章第二节梁桥墩台《桥梁工程》第二版，邵旭东主编人民交通出版社课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇桥梁墩台264、埋置式桥台台身后倾，使重心落在基底截面的形心之后以平衡台后填土的倾覆力矩。后倾式桥台肋形式桥台第一章第二节梁桥墩台《桥梁工程》第二版，邵旭东主编人民交通出版社课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇桥梁墩台27埋置式桥台的共同缺点是，由于护坡伸入到桥孔，压缩了河道，或者为了不压缩河道，就要适当增加桥长。框架式桥台结构本身存在着斜杆，能够产生水平分力以平衡土压力，加之基底较宽，又通过系