桥梁的墩台学习.pptx

1桥梁墩台除承受上部结构的作用力外，桥墩还受到 作用 桥台还受到 作用 因此，墩台不仅本身应具有足够的强度、刚度和稳定性，而且对地基的承载能力、沉降量、地基与基础之间的摩阻力等也都有一定的要求。墩台的受力情况与要求第1页/共37页2n跨越珠江水系西江，桥梁全长1682米，主桥由两孔160独塔混凝土斜拉桥与21孔50连续箱梁组成。1988年6月建成通车，1990年获国家科技进步二等奖；1991年获国家优秀设计铜奖。n通航孔按横桥向船舶撞击力1200吨进行防撞设计；非通航孔按横桥向撞击力40吨进行船撞设防。桥梁事故 1：广东九江大桥第2页/共37页3u2007年6月15日5时左右，大桥被运输船“南桂机035”撞击23号桥墩，造成3座桥墩倒塌，200多米桥面坍塌。u2009年6月10日，新桥（跨径200米的斜拉桥）试通车。这次桥梁撞塌事故引发了对桥梁安全的高度关注，交通部也决定提高重要桥梁安防标准。第3页/共37页4u大桥全长328.45m,桥面宽13m，桥型为4孔65m跨径等截面悬链线空腹式无铰拱。腹拱采用等截面圆弧拱。桥墩高33m，为连拱石拱桥。u原计划于2007年8月底完成大桥建设，9月20日竣工通车，为湘西自治州50周年庆典献礼。桥梁事故 2：凤凰沱江大桥（2007年5月11日拍摄）第4页/共37页5 2007年8月13日16时40分左右，该桥发生特别重大坍塌事故，造成64人死亡，4人重伤，18人轻伤，直接经济损失3974.7万元。事故的直接原因：u主拱圈砌筑材料不满足规范和设计要求，上部构造施工工序不合理，砌筑质量差，降低了拱圈的整体性和强度；u随着拱上荷载的不断增加，造成1号孔主拱圈靠近0号桥台一侧约3至4m宽范围内的拱圈砌体强度达到破坏极限而坍塌，受连拱效应影响，整个大桥迅速坍塌。第5页/共37页6二、墩台的组成u主要由 墩台帽、墩台身和基础 三部分组成。梁桥重力式墩台第6页/共37页7二、墩台的组成u主要由 墩台帽、墩台身和基础 三部分组成。v墩帽:桥墩顶部的传力部分，把桥梁支座传来的相当大的集中力，分散均匀地传给墩身v墩身：不仅承受墩帽传来的力，本身还要受到水压力、风压力、船只漂浮物撞击等v基础：桥梁基础的作用是承受上部结构传来的全部荷载，并把它们和下部结构荷载传递给地基第7页/共37页8第二节第二节 桥墩类型桥墩类型重力式桥墩 轻型桥墩：空心薄壁墩、柱式墩、柔性墩、框架式墩第8页/共37页9第二节第二节 桥墩类型桥墩类型重力式桥墩 轻型桥墩：空心薄壁墩、柱式墩、柔性墩、框架式墩双薄壁墩拉会高架大桥大、中跨径公路桥梁V型墩集庆门桥第9页/共37页10主要靠自重（包括桥跨结构重力）维持稳定。桥墩自身刚度大，具有较强的防撞能力，但同时存在阻水面积大的缺陷；比较适合于修建在地基承载力较高、覆盖层较薄、基岩埋深较浅的地基上。一、重力式桥墩第10页/共37页11 墩帽应力较集中。大跨径重力式桥墩墩帽厚度一般0.4m，中小跨梁桥也0.3m，并设510cm的檐口。墩帽采用C20以上混凝土，配812的构造筋；在支承部位要加设钢筋网。第11页/共37页12截面型式:矩形 圆形 圆端形 尖端形梁式桥的墩身顶宽：小跨径 80cm；中跨径 100cm。侧坡坡度一般20:130:1图墩身常用C15或以上的片石混凝土浇筑，或用浆砌块石，也可以用混凝土预制块砌筑。第12页/共37页13二、空心桥墩u桥墩高度较大时，可将墩身内部做成空腔体，以减少圬工体积、节约材料、减轻自重、降低对地基的要求等。第13页/共37页14材料强度能得到充分发挥；对流水(泥砂)或流冰的抗冲击能力差，不宜在有上述情况的河流中采用。可采用钢筋混凝土或混凝土。墩身最小壁厚：对于钢筋混凝土不宜小于30cm；对于混凝土不宜小于 50cm。壁厚在30-50cm的空心式桥墩也叫空心薄壁墩。墩身内应设隔板，以加强墩壁的抗撞能力。二、空心桥墩第14页/共37页15柱式桥墩一般由基础上的承台、柱式墩身和盖梁组成沿桥横向常由14根0.61.5m的大直径圆柱（或方形、六角形等），使墩身具有较大的强度和刚度。是目前公路桥梁中广泛采用的桥墩形式。三、柱式桥墩第15页/共37页16柱式桥墩 当墩身高度大于67m时，可设横系梁加强柱身之间的横向联系。如在双柱间加做4060cm厚的横隔墙，成为哑铃式。漂流物严重且墩身较高时，可把高水位以下的墩身做成实体式，成为混合双柱式墩。第16页/共37页17四、柔性墩传统的简支梁一端设固定支座，另一端设活动支座。在顺桥向，墩台间的联系被完全隔断，各桥墩单独承担梁上传来的制动力或牵引力。为抵抗强大的水平力作用，桥墩截面不得不做得较大，形成“胖柱”。柔性墩：其顺桥方向的墩身尺寸很小！上部结构传来的水平力可以传递到若干个墩台，或相邻的刚性墩台上，以减少单个墩所受的水平力，从而减小桩墩截面。第17页/共37页18沅陵沅水大桥，桥全长767.3m,桥宽16m，主桥采用85+140+85+42(m)4跨不对称预应力混凝土连续-刚构桥。最高桥墩达52.4m，为双肢薄壁柔性墩，双肢中距6.8m。引桥为9孔42m 预应力混凝土连续梁，双柱式墩采用无帽梁（盖梁）结构，在柱顶下0.5m处设一系梁，基础采用3.5m大直径嵌岩钻孔桩。第18页/共37页19第三第三节桥台台类型型重力式桥台石、素混凝土 轻型桥台钢筋混凝土组合式桥台 桥台的形式决定于路堤填土高度、桥跨结构类型、基底地质、水文条件及河流地形等因素。第19页/共37页20 靠自重平衡台后的土压力。台身多数由石砌、片石混凝土或混凝土等圬工材料建造，并采用就地建造的方法。桥台的整体性好，刚度大，抗倾覆能力强，但是由于桥台是实体，故自重较大。一、重力式桥台第20页/共37页21 U型桥台 构造简单，施工方便，但工程量大。适用于填土高度在810m以内跨度稍大的桥梁。u侧墙间应填以渗透性较好的土，台内填土不得有积水，否则会因为结冰而冻胀，使得桥台开裂。u桥台后应设防水层，并将积水引向设于桥台后横穿路堤的盲沟内。盲沟锥坡第21页/共37页22埋式桥台当填土较高时，为减少桥台长度节省圬工，可将桥台前缘后退，使桥台埋入锥体填土中。第22页/共37页23第23页/共37页24八字式和一字式桥台第24页/共37页25 利用钢筋混凝土结构的抗弯能力来减少圬工体积而使桥台轻型化。优点是：结构自重轻，施工方便。二、轻型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所构成。适用于在软土地基上建造的桥梁。第25页/共37页26n 为使桥台轻型化，桥台本身主要承受桥跨结构传来的竖向力和水平力，台后的土压力由其他结构来承受，从而形成了组合桥台。n 优点：受力明确，节省材料。n 缺点：构造复杂，施工不方便。n 锚定板式、框架式组合桥台等。三、组合桥台第26页/共37页27u分离式 台身与锚定板、挡土结构分开，台身主要承受上部结构传来的竖向力和水平力，锚定板承受土压力。u结合式 台身与锚定板结构结合在一起，台身兼做立柱或挡土板。所有水平力假定均由锚定板的抗拔力来平衡，台身仅承受竖向荷载。锚定板式第27页/共37页28框架式组合桥台常用于地震区桥台挡土墙梁第28页/共37页29第四节第四节 墩台计算墩台计算一、作用在桥梁墩台上的荷载1.恒载和水的浮力2.侧向土压力3.汽车荷载 及其冲击力4.汽车荷载的制动力5.流水压力及冰压力6.船只撞击力7.地震力第29页/共37页301、恒载和水的浮力桥梁上部结构恒载传至墩台的计算值，由支座反力计算确定。对于墩台在水下和土中部分自重的计算方法，要根据地基土的性质加以考虑。位于透水地基上的墩台，在验算稳定时，应采用设计高水位的浮力；在验算地基应力时，仅考虑低水位时的浮力，或不考虑水的浮力。基础嵌入不透水性地基的墩台，可不考虑水的浮力。当地基是否透水未定时，按透水与不透水，以最不利荷载组合计算。第30页/共37页312、侧向土压力桥台土压力计算时，采用哪种土压力，应根据桥台位移及压力传播方式而定。梁式桥台的水平土压力使桥台向河心移动。因此，侧向土压力一般按主动土压力计算。当桥台刚度很大，不可能产生微量移动，滑动土体不可能形成时，可按静止土压力计算。主动土压力、被动土压力、静止土压力第31页/共37页323、汽车荷载冲击力v冲击力的计算按公路桥涵设计规范进行。v钢筋混凝土桩柱式墩台，以及其它轻型墩台，在计算汽车荷载时应计入冲击力。v对于重力式实体墩台，冲击力的作用衰减很快，因此，可不计冲击影响。第32页/共37页334、汽车荷载的制动力汽车荷载的制动力是桥梁墩台承受的主要纵向水平力之一。制动力的作用点在设计车道桥面以上1.2m处。在计算梁式桥墩台时，制动力可移至支座中心（铰或滚轴中心）或滑动支座、橡胶支座、摆动支座的底座面上。公路级汽车制动力标准值不得小于165kN;公路级不得小于90kN;第33页/共37页345、船舶或漂流的幢击力 偶然荷载，但是对桥墩结构的危害性很大。第34页/共37页35第35页/共37页36黄 河 凌 汛第36页/共37页37感谢您的观看。第37页/共37页