最新桥梁工程第四章程电子教案.docx

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最新桥梁工程第四章程电子教案

第四章 桥梁墩台构造

               第一节   概   叙

  桥梁墩台是桥梁的重要组成部分，桥梁墩台一般是由墩台墩帽，墩身和基础组成。

桥梁墩台的主要作用是承受上部传来的荷载，并将荷载传递给地基。

桥墩一般是指多跨水压力，风力及可能出现的流冰压力，船只及漂流物的撞击力，地震力等。

桥台是将桥梁与路堤衔接的构造物，它除了承受上部结构的荷载外，还承受桥台填土的水平土压力及直接作用在桥台上的车辆荷载等。

  桥梁墩台由于受力的复杂性，因此它不仅仅应具有足够的强度，刚度，和稳定性外，而且对地基的承载能力，沉降及地基与基础之间的摩阻力等有一定的要求，以避免墩台由于过大的水平位移竖向沉降及转角而导致破坏。

桥梁墩台的形式总体上可分为两大类：

1.重力式墩台

重力式墩台的主要特点是靠自身重量来平衡外力而保持稳定。

他主要适用于地基良好的桥梁，主要是使用天然石材或片石混凝土砌筑，基本不用钢筋。

重力式墩台的优点是承载良好能力大。

就地取材，节约钢筋，缺点是污工数量大自重大。

2.轻型墩台

轻型墩台形式很多，大多采用钢筋混凝土和少量配筋的混凝土建造，对于小跨径桥梁也可采用石料砌筑。

轻型墩台能减轻墩身重力，节约污工材料，同时外形比较美观，并减轻了地基的应力。

但是，由于轻型墩台各自的特点和使用条件，应根据桥址的地形，地址，水文及施工条件等因素综合考虑。

         第二节    桥梁构造

桥墩按其构造可分为重力式，桩式，柔性牌价桩式，钢筋混凝土薄壁式和空心薄壁式及轻型桥墩等。

一．梁桥桥墩

重力式桥墩由墩帽，墩身和基础组成。

1.墩帽

墩帽是有桥墩顶端的传力部分，他通过支座承托上部结构的荷载并传递给墩身。

墩帽一般用混凝土或混凝土或钢筋混凝土做成，也可用石料砌筑。

墩帽顶部常做成一定的排水坡，四周应挑出墩身约5~10cm作为滴水，特大，大跨径桥梁的墩帽厚度不应该小于50cm，中小跨径桥梁不应小于40cm、墩帽内应设置构造钢筋。

设置支座的墩帽上应设置支座垫石，在其内应设置水平钢筋网。

与支座地板边缘相对应设置水平钢筋网。

相邻两孔上部结构梁段应留有一定空隙，中小跨径桥梁一般取2~5cm

  当墩台要安置不同高度的支座时，也需要支承垫石调整高度，活动支座的支撑垫石可埋在墩帽内，固定支座的支撑垫石可以埋在也可以露在墩帽内。

支座垫石的顶面应高于墩顶面排水坡的上棱。

  为了节省墩身及基础的砌体体积，也可采用钢筋混凝土悬臂式和托盘式墩帽，墩帽端部高度可采用30~40cm，并按需要配置受力钢筋。

托盘式墩帽内是否配置受力钢筋则应该由主梁和托盘扩散角大小而定。

2.墩身

墩身是有桥墩的主体。

通常是采用料石，块石或混凝土建造。

为了便于水流和飘忽物通过，墩身平面形状通常做成圆端形或尖端性，无水桥则可做成矩形，在有强烈流冰，泥石流或者漂浮物的河流中的墩台。

其表面宜选用强度等级不小与mu60的石材或c40混凝土预制块镶面，镶面砌体砂浆强度的等级不应低于m20，在具有强烈的冰流中的桥墩，应在迎面水面设置破冰棱，破冰棱应高于最高水流水位1.0，并低于溜冰水位0.5m，破冰棱的倾斜度宜为三比一到十比一，破冰棱应冰面做成尖端性或圆端形，混凝土破冰棱在迎冰面应埋设在钢板和角钢。

3.基础

基础是介于墩身于地基之间的传力结构。

基础种类很多，重力式桥墩一般采用刚性扩大基础，采用混凝土或浆砌片石，块石筑成，基础平面尺寸较墩身地面略大，基础可以做单层式或2~3层分阶形式

。

（二）桩柱式桥墩

  桩柱式桥墩由分离的两根或多根立柱组成，其外形美观，污工体积小，重量轻，一般用于跨境不小于30m，墩身不高于10m的情况，桩式墩形式多样。

（三）柔性排架桩墩

  柔性排架桩墩是由成排或多排钢筋混凝土桩与顶端的钢筋混凝土盖梁连接而成，同时依靠支撑莫阻力是桥梁上下构成一个共同承受力和变形的整体，多用于桥墩高于6~7m的多孔和跨径小于16m的梁式桥。

（四） 钢筋混凝土薄壁式和空心薄壁式和空心薄壁式桥墩

  钢筋混凝土薄壁式桥墩，墩身直立，厚度约为墩高1%10~1%15，一般为30~50cm其特点是污工体积小，结构轻巧。

币种离世界月武功数量70%左右，但耗用较多的钢材及立模所需的木料。

（五） 刚构式墩

  大跨径桥梁，为加大跨径，减轻墩身重量，可采用各型钢构时墩，这种桥墩能缩短上部结构的跨径，又减小了上部结构所生产的弯矩。

除了图中所示的V形，X形外，还有斜腿形等。

刚构式墩外形美观，减小了墩数量，但施工比较复杂，需设置临时墩和钢脚手架支承斜臂的重力。

（六）轻型桥墩

笑跨径的梁桥，一般可采用石砌的或混凝土的轻型桥墩。

墩帽用混凝土建筑，厚度不小于30cm墩帽上预埋栓孔相适应。

墩身用混凝土或浆砌片石做成，平面尺寸较墩身地面略大20cm。

墩下墩下部应设钢筋混凝土支撑辆，吃断面寸为20cm~30cm间距2~3cm。

若采用浆砌片石或混凝土浇筑，则支撑梁式尺寸不应小于40cm~40cm

二、拱桥桥墩

（一）重力式桥墩

拱桥桥墩一般采用重力式，其平面形状基本与桥梁重力式桥墩相同。

实腹式拱桥桥墩在墩帽以上部分长做成与侧墙平齐，而空腹式拱桥桥墩在墩帽以上可以可以做成密闭式，也可以跨越式，立柱式，横墙式等。

（二）装饰桥墩

拱桥装饰桥墩的构造与梁桥相同。

由于桥墩承受较大的水平力，其直径要比梁桥大。

当拱桥跨径在10m左右时常采用两根直径为一米的专控灌注桩，跨径在30m左右时可采用3根直径为1.2~~~1.3m的准孔灌注桩，桥墩较高时，应在桩内设置横系梁以增强庄主刚性，庄主式桥墩一般采用单排桩。

跨径在40~50m以上的高墩，可采用双排桩，在装订设置承台，与庄主连接成整体。

（三）单向推力墩

多跨拱桥采用桩柱式墩时，应每隔3~5孔设置单向推力墩，其对应根据单向推力大小基础形式，埋置深度等因素，因地制宜选择。

目前常用的有以下几种形式。

1.普通柱墩增设斜撑及拉杆式拉杆是单向推力墩。

2.悬臂式单向推力墩

3.实体单向推力墩

第三节桥台构造

桥台安琪构造形式分为重力式，薄壁式，组合式和轻型式

一.梁桥桥台

（一）重立式桥台

梁桥重力式桥台由台帽，台身和基础组成。

依据桥梁跨径，墩台高度及地形条件不同有多种形式，常用的类型有U形桥台，埋置式桥台和八字或一字式等。

1.U形桥台

U形桥台

（二）薄壁式桥台

钢筋混凝土薄壁式桥台是由扶壁式挡土墙和薄壁侧墙组成。

挡土墙由厚度不小于15cm的前墙及每隔2.5~3.5cm设置的扶壁所组成。

台顶由竖直锥墙和支撑与腹壁上的水平梁组成。

用于支撑桥跨结构，两侧薄壁可与前墙垂直，有时也可与前墙斜交。

钢筋混凝土薄壁桥台可以减少圬工体积达40%~50%，同时因自重减轻而减少了对地基的压力。

故事用于软弱地基情况，但是其构造复杂，施工较困难，并且钢筋用量较多。

（三）轻型桥台

跨径不大于13m、桥长不大于20m的梁式上不架构，其下部构造可采用轻型桥台。

轻型桥台与前述轻型桥墩类似，但尚需承受后土侧压力。

上部构造与台帽间应用栓钉连接，如图4.19所示，其间空隙应用小石子混凝土填塞或砂浆填塞，栓钉直径不宜小于上部构造主筋的直径，锚固长度为台帽厚度加上三角垫层和板厚。

按照翼墙的形式，轻型桥台可分为一字型、八字形和耳墙形，如图4.20所示。

桥台下设支撑梁主要应在支撑梁顶座上，如图4.21所示。

二、拱桥桥台

（一）重力式桥台

重力式桥台是拱桥桥台使用最广泛的一种形式，其构造和外形与重力式桥梁U形桥台相仿。

主要差别在于拱脚截面处前墙顶宽与梁桥桥台前墙宽，可用以抵抗拱桥产生的水平推力和直接剪力。

空腹式拱桥前墙顶部还应设置防护墙以挡住路堤填土，如图4.22所示。

（二）组合式桥台

组合式桥台由台身和台座两部分组成，如图4.23所示。

台身及基础承受竖向力，一般采用桩基础或沉井基础，工的水平推力则有台座基地的摩擦力及台后的图册压力来平衡。

组合式桥台承台与台座间应设置沉降缝，但必须密切贴合，以适应二者之间的不均匀沉降及何在传递。

后左基底标高应低于拱铰下缘标高，力求台后土侧压力和基地摩阻力的合力作用点同拱桥中心标高一致。

（三）轻型桥台

轻型桥台适用于13m以内的小跨径拱桥和桥台水平位移很小的情况。

其工作原理是当桥台受到拱的推力后，便发生绕基底形心轴而向路堤方向的转动，由此而产生的台后土抗力来平衡水平推力，从而大大减小了桥台尺寸（其体积约为重力式桥台的65%左右）

轻型桥台形式多样，常用的有八字形和U形桥台，以及派生出来的II形、E形、靠背式框架桥台等，下面对主要形式做一简单介绍。

1.八字形桥台

八字形桥台构造简单，台身由侧墙和二侧的八字翼墙构成。

两者之间通常留沉降缝分开，牵强可以是等候的，也可以是变厚的，变厚度台身的背坡为2:

1~4:

1.翼墙顶宽一般为40cm，前坡为10:

1，后坡为5:

1，基础应有足够的埋置深度，台后填土必须分层夯实。

2.U形桥台

轻型式U形桥台外形与重力式U形桥台相似，其差别是：

中立式桥台靠扩大桥台底面积来减小基底压力，并利用基地与地基的摩阻力和是当利用台背测土压力来平衡拱的水平推力。

U形轻型桥台前墙与八字形轻型桥台相似，但侧墙却是拱上侧墙的延伸，它们之间应设变形缝，以适应变形的需要。

其轻型桥台侧墙顶宽一般为50cm，内侧坡度5:

1.若有人行道，则上端需做成等厚度的志强，其厚度应满足人行道的要求，直墙直到按5:

1内坡线相交为止，一下仍采用5:

1坡度。

3.靠背式框架桥台

靠背式框架桥台将台帽、前壁、耳墙和设置在不同标高且具有不同斜度的分离式基础连接而成，如图4.26所示。

桥台的底板一定要紧贴老土。

靠背式框架桥台受力合理，圬工体积小，比重力式桥台节约85%左右，且基坑挖方量小，主要缺点是多用了一些钢筋，适合于在非岩石地基上修建拱桥桥台。

（四）其他形式桥台

1.齿褴式桥台

齿褴式桥台又称履齿式或飞机式桥台,它由前墙、侧墙、底板和撑墙组成，底板一般用片石混凝土浇筑，厚度50cm左右，不设钢筋；底板下的齿褴用以增加摩擦力和抗滑动的稳定性，深度和宽度一般均不小于50cm，底板上设撑墙以增强刚度。

台背设斜挡板，紧贴老土，利用尾部斜墙背后的老土及前墙背面新填土的水平土压力来平衡拱的推力。

但需验算地基土的稳定性。

2.屈膝式桥台

屈膝式桥台是直接利用原状土作拱座，构造简单，其受力面如图4.28所示。

受力面最好与桥台外力的合理方向垂直，且没有偏心最为理想，必要时也应验算地基土的稳定应。

3.空腹式桥台

空腹式桥台由前墙、后墙、基础班和撑墙组成，如图4.29所示。

前墙支承拱圈传来的荷载，后墙支撑台后的土压力。

在前、后墙之间设置3~4道支撑墙作为传力杆件，并对后墙起到扶壁、对基础版起到加劲的作用。

上下游的边撑墙还起到挡土的作用，以供人们上下河岸，边撑墙可做成阶梯踏步。

空腹可以是敞口的，也可以加设盖板，如地基承载力许可，也可在腹内填土。

空腹式桥台主要适用于软土地基，河床无冲刷或冲刷轻微，水位变小的河道。

三、锥坡

锥坡护坡是桥梁中的附属结构，主要作用是防止桥台后路堤土向河中坍落，并抵御流水对桥台的冲击。

锥坡主要有夯实土体组成，表面用浆砌或干砌片石护面，在夯实的土体或砌体之间设砂砾垫层。

锥坡形式如图4.30所示，其坡度与填土高度、护面砌体材料等有关。

一般情况下，垂直于桥梁轴线方向坡度的值取1:

1.5，顺轴线方向的坡度取值1:

1.0.，当采用砌石路堤时，可根据具体情况确定破比值。

当桥梁轴线与河流斜交时，锥坡可布置成斜交正做或斜交斜做两种方式，如图4.31所示。