桥梁墩台与基础.ppt
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1、第十五章第十五章 桥梁墩台和基础的桥梁墩台和基础的分类与构造分类与构造第一节第一节 桥梁墩台和基础的作用桥梁墩台和基础的作用桥梁的下部结构桥梁的下部结构桥墩桥墩、桥台桥台和和基础基础。它们的基本作用它们的基本作用支承桥跨结构。支承桥跨结构。桥墩桥墩支承着支承着相邻的两孔桥跨相邻的两孔桥跨,居于全桥的中间部位。居于全桥的中间部位。桥台桥台居于居于全桥的两端全桥的两端,它的前端支承着桥跨它的前端支承着桥跨,后端与后端与路基衔接路基衔接,支挡台后路基填土并把桥跨与路基连接起来。支挡台后路基填土并把桥跨与路基连接起来。桥墩、桥台的结构受力分析桥墩、桥台的结构受力分析采用采用下端固定的竖向悬臂杆件下端固
2、定的竖向悬臂杆件图式图式承受荷载主要:承受荷载主要:桥跨恒载桥跨恒载,列车的重量、离心力、列车的重量、离心力、制动力以及作用于桥跨上和列车制动力以及作用于桥跨上和列车上的风力等。上的风力等。墩、台自重墩、台自重N2 及直接作用于桥墩及直接作用于桥墩侧面的风力、流水压力、排筏或侧面的风力、流水压力、排筏或船舶撞击力船舶撞击力,作用于桥台的土压作用于桥台的土压力等水平荷载力等水平荷载P2。所以就墩、台的整体来说所以就墩、台的整体来说,它属它属于于偏心受压偏心受压结构。结构。桥墩、台组成桥墩、台组成1.墩台顶帽墩台顶帽桥墩、台一般由桥墩、台一般由顶帽顶帽、墩台身墩台身和和基础基础三部分组成。三部分组
3、成。桥墩、台组成桥墩、台组成1.墩台顶帽墩台顶帽墩台顶帽有两个主要作用。墩台顶帽有两个主要作用。1).把桥梁支座传来的相当大的较为集中的力把桥梁支座传来的相当大的较为集中的力,较分较分散而均匀地传给墩台身。散而均匀地传给墩台身。因此要求顶帽具有一定的厚度因此要求顶帽具有一定的厚度;较高的强度建筑材较高的强度建筑材料料;支承垫石应强度更高的支承垫石应强度更高的;(劈裂、锚(劈裂、锚(螺螺)栓松动栓松动;再加上雨水、冰雪等自然力再加上雨水、冰雪等自然力)桥墩、台组成桥墩、台组成1.墩台顶帽墩台顶帽2).为施工架梁和养护维修提为施工架梁和养护维修提供必要的工作面供必要的工作面.平面尺寸一般较墩身为大
4、平面尺寸一般较墩身为大;顶帽飞檐、顶帽托盘、顶帽托顶帽飞檐、顶帽托盘、顶帽托梁等结构。梁等结构。桥墩、台组成桥墩、台组成2.墩台身墩台身墩台身墩台身:支承桥跨的主体结构支承桥跨的主体结构,且自身直接且自身直接承受多种外力承受多种外力;所以应具有所以应具有足够的强度足够的强度、刚刚度度和和稳定性稳定性。简单的流线形截面简单的流线形截面:使流水顺畅使流水顺畅,减少阻水作用减少阻水作用矩形截面矩形截面,便于施工便于施工:无水谷架桥或其他旱桥无水谷架桥或其他旱桥桥梁破冰棱和桥墩防船撞设施桥梁破冰棱和桥墩防船撞设施对于受冰压力影响的桥墩对于受冰压力影响的桥墩,还应考虑设置破冰棱还应考虑设置破冰棱桥墩防船
5、撞设施桥墩防船撞设施桥墩防船撞设施桥墩防船撞设施破冰棱破冰棱破冰棱破冰棱桥墩、台组成桥墩、台组成3.锥体护坡锥体护坡为了加强桥台与路基的连接为了加强桥台与路基的连接,桥台两侧一般设有桥台两侧一般设有锥体填土。锥体填土。台尾上部还应台尾上部还应嵌入路基内嵌入路基内一定长度一定长度d;台身高度和台身高度和长度长度d 取决于取决于桥头路基桥头路基和和锥体填土的高度锥体填土的高度。桥墩、台组成桥墩、台组成3.锥体护坡和基础锥体护坡和基础因锥体填土易受流水冲刷:因锥体填土易受流水冲刷:因锥体填土易受流水冲刷:因锥体填土易受流水冲刷:坡面应坡面应坡面应坡面应铺砌防护铺砌防护铺砌防护铺砌防护;避免锥体填土侵
6、占桥下的过水面积避免锥体填土侵占桥下的过水面积避免锥体填土侵占桥下的过水面积避免锥体填土侵占桥下的过水面积,通常不使锥体通常不使锥体通常不使锥体通常不使锥体坡脚坡脚坡脚坡脚伸出桥台前沿伸出桥台前沿伸出桥台前沿伸出桥台前沿。基础的作用基础的作用基础的作用基础的作用:将将将将墩台承受的荷载墩台承受的荷载墩台承受的荷载墩台承受的荷载及及及及墩台的自重墩台的自重墩台的自重墩台的自重安全安全安全安全可靠地传到地基上。可靠地传到地基上。可靠地传到地基上。可靠地传到地基上。第二节第二节 桥梁墩台的类型与构造桥梁墩台的类型与构造桥梁墩台的类型很多桥梁墩台的类型很多,大体可分为大体可分为 1.重力式墩台重力式墩
7、台 2.轻型墩台轻型墩台一、重力式墩台一、重力式墩台(一一)重力式墩台的特点重力式墩台的特点截面尺寸较大:混凝土、砌石等圬工材料。截面尺寸较大:混凝土、砌石等圬工材料。优点:优点:坚固耐用,施工方便,养护工作量小坚固耐用,施工方便,养护工作量小对抵抗船筏,漂流物的撞击,磨损以及抵抗冰压力的对抵抗船筏,漂流物的撞击,磨损以及抵抗冰压力的作用等较为有利。作用等较为有利。缺点:缺点:工程量大,自重大,使地基压力增加工程量大,自重大,使地基压力增加。墩身尺寸大,相应增加了基础的工程数量,在水中的墩身尺寸大,相应增加了基础的工程数量,在水中的桥墩阻水面积也大。桥墩阻水面积也大。(二二)、重力式桥墩种类、
8、重力式桥墩种类重力式桥墩按其墩身截面形式可分为重力式桥墩按其墩身截面形式可分为重力式桥墩按其墩身截面形式可分为重力式桥墩按其墩身截面形式可分为:矩形墩矩形墩矩形墩矩形墩、圆形墩圆形墩圆形墩圆形墩、圆端形墩圆端形墩圆端形墩圆端形墩和和和和尖端形墩尖端形墩尖端形墩尖端形墩四种四种四种四种。重力式桥墩重力式桥墩1).矩形桥墩矩形桥墩1).1).矩形桥墩矩形桥墩矩形桥墩矩形桥墩矩形桥墩对矩形桥墩对矩形桥墩对矩形桥墩对水流阻碍较大水流阻碍较大水流阻碍较大水流阻碍较大,易引起较大的易引起较大的易引起较大的易引起较大的墩周河床墩周河床墩周河床墩周河床的局部冲刷的局部冲刷的局部冲刷的局部冲刷。但外形简单。但外
9、形简单。但外形简单。但外形简单,施工方便施工方便施工方便施工方便,圬工数量较省。圬工数量较省。圬工数量较省。圬工数量较省。一般用于无水的旱桥、栈桥和水流较小的跨谷桥。一般用于无水的旱桥、栈桥和水流较小的跨谷桥。一般用于无水的旱桥、栈桥和水流较小的跨谷桥。一般用于无水的旱桥、栈桥和水流较小的跨谷桥。高桥墩高出设计频率水位的部分高桥墩高出设计频率水位的部分高桥墩高出设计频率水位的部分高桥墩高出设计频率水位的部分,因无水流的作用因无水流的作用因无水流的作用因无水流的作用,也采用矩形截面。也采用矩形截面。也采用矩形截面。也采用矩形截面。重力式桥墩重力式桥墩2).圆端形桥墩圆端形桥墩圆端形桥墩对圆端形桥
10、墩对圆端形桥墩对圆端形桥墩对水流阻碍较小水流阻碍较小水流阻碍较小水流阻碍较小,可减少对桥墩周围可减少对桥墩周围可减少对桥墩周围可减少对桥墩周围河床的局部冲刷河床的局部冲刷河床的局部冲刷河床的局部冲刷,但但但但施工稍为复杂施工稍为复杂施工稍为复杂施工稍为复杂。一般用于一般用于一般用于一般用于水流斜交角水流斜交角小于小于小于小于1515的水中墩的水中墩的水中墩的水中墩,有水桥梁有水桥梁有水桥梁有水桥梁多用此种类型。多用此种类型。多用此种类型。多用此种类型。重力式桥墩重力式桥墩3).圆形桥墩圆形桥墩圆形截面在圆形截面在各方向都能适应水流各方向都能适应水流,阻水较小阻水较小,它适它适用于河道急弯、流向
11、多变或水流斜交角等于或大用于河道急弯、流向多变或水流斜交角等于或大于于15的桥梁。的桥梁。单线铁路单线铁路直线直线桥梁上桥梁上,当桥墩较高时当桥墩较高时,其其圬工数量较圆圬工数量较圆端形为省端形为省;但对但对曲线曲线上桥梁上桥梁,由于它的纵横向刚度一致由于它的纵横向刚度一致,其其横向刚横向刚度较圆端形为弱度较圆端形为弱,其圬工数量较圆端形墩为大。其圬工数量较圆端形墩为大。重力式桥墩重力式桥墩 4).尖端形桥墩尖端形桥墩适用于水流斜交角度小于适用于水流斜交角度小于5及河床不允许及河床不允许有严重冲刷的小跨度桥梁。有严重冲刷的小跨度桥梁。有流水的河流有流水的河流,桥墩尖端还能起桥墩尖端还能起破冰破
12、冰的作用。的作用。迎水端应采取特殊的加固措施。迎水端应采取特殊的加固措施。(三三)重力式桥台的种类重力式桥台的种类重力式桥台按其截面形状主要有:重力式桥台按其截面形状主要有:矩形桥台矩形桥台、U 形桥台形桥台、T 形桥台形桥台、耳墙式桥台耳墙式桥台、矩形埋式及十字形埋式桥台矩形埋式及十字形埋式桥台等多种。等多种。1.矩形桥台与矩形桥台与U 形桥台形桥台矩形桥台:矩形桥台:矩形桥台:矩形桥台:造形简单、整体性好造形简单、整体性好造形简单、整体性好造形简单、整体性好,对抗震有利对抗震有利对抗震有利对抗震有利。但台身较高时但台身较高时但台身较高时但台身较高时,圬工用量大圬工用量大圬工用量大圬工用量大
13、,不经济。不经济。不经济。不经济。U U 形桥台:减少圬工数量形桥台:减少圬工数量形桥台:减少圬工数量形桥台:减少圬工数量,中空部分用中空部分用中空部分用中空部分用土料土料土料土料填实。填实。填实。填实。考虑到中间填土部分易积水引起考虑到中间填土部分易积水引起考虑到中间填土部分易积水引起考虑到中间填土部分易积水引起冻胀而使两翼裂损冻胀而使两翼裂损冻胀而使两翼裂损冻胀而使两翼裂损,宜宜宜宜选用选用选用选用渗水性渗水性渗水性渗水性好的土填充好的土填充好的土填充好的土填充,并应有良好的排水设施。并应有良好的排水设施。并应有良好的排水设施。并应有良好的排水设施。一般用于填土高一般用于填土高一般用于填土
14、高一般用于填土高H4 m H4 m 的小跨桥梁。的小跨桥梁。的小跨桥梁。的小跨桥梁。2.T 形桥台形桥台在铁路桥中使用较多在铁路桥中使用较多,适用高度适用高度H 为为4 12 m。T 形桥台的纵向长度形桥台的纵向长度:根据根据锥体填土的构造要求锥体填土的构造要求和和锥体填土的坡脚不超出桥台前缘锥体填土的坡脚不超出桥台前缘的的条件确定的。条件确定的。当填土较高时当填土较高时,台长因而加长台长因而加长,圬工数量增大圬工数量增大,故有时将锥体适当故有时将锥体适当伸入台前一部分。伸入台前一部分。2.T 形桥台形桥台为减少圬工量改造:为减少圬工量改造:带洞的形式带洞的形式,工字形工字形。3.埋式桥台埋式
15、桥台埋式桥台:部分台身埋在锥体护坡之中埋式桥台:部分台身埋在锥体护坡之中埋式桥台:部分台身埋在锥体护坡之中埋式桥台:部分台身埋在锥体护坡之中,对较高对较高对较高对较高桥台可减少台长桥台可减少台长桥台可减少台长桥台可减少台长,故对跨谷高桥甚为有利。故对跨谷高桥甚为有利。故对跨谷高桥甚为有利。故对跨谷高桥甚为有利。占据了桥孔一部分空间占据了桥孔一部分空间占据了桥孔一部分空间占据了桥孔一部分空间,对有水桥梁将缩小过水面积对有水桥梁将缩小过水面积对有水桥梁将缩小过水面积对有水桥梁将缩小过水面积,应综合权衡应综合权衡应综合权衡应综合权衡“减小台长减小台长减小台长减小台长”与与与与“增大孔跨增大孔跨增大孔
16、跨增大孔跨”二者的利弊。二者的利弊。二者的利弊。二者的利弊。矩形埋式桥台结构简单矩形埋式桥台结构简单矩形埋式桥台结构简单矩形埋式桥台结构简单,宜于混凝土施工宜于混凝土施工宜于混凝土施工宜于混凝土施工;十字形十字形十字形十字形埋式台宽变化埋式台宽变化埋式台宽变化埋式台宽变化,节省圬工节省圬工节省圬工节省圬工,但一般用石砌施工。但一般用石砌施工。但一般用石砌施工。但一般用石砌施工。可用于高度为可用于高度为可用于高度为可用于高度为8 820 m 20 m、跨度、跨度、跨度、跨度161632 m 32 m。4.耳墙式桥台耳墙式桥台耳墙式桥台:用耳墙式桥台:用耳墙式桥台:用耳墙式桥台:用两片钢筋混凝两片
17、钢筋混凝两片钢筋混凝两片钢筋混凝土耳墙土耳墙土耳墙土耳墙代替台尾一部分实体圬代替台尾一部分实体圬代替台尾一部分实体圬代替台尾一部分实体圬工与路堤相连。工与路堤相连。工与路堤相连。工与路堤相连。缩短实体台身长度缩短实体台身长度缩短实体台身长度缩短实体台身长度,节省圬工节省圬工节省圬工节省圬工。两片耳墙位于地面两片耳墙位于地面两片耳墙位于地面两片耳墙位于地面较高较高较高较高部位部位部位部位,其其其其施工工艺的要求较高。施工工艺的要求较高。施工工艺的要求较高。施工工艺的要求较高。如施工质量不高如施工质量不高如施工质量不高如施工质量不高,在耳墙与台身在耳墙与台身在耳墙与台身在耳墙与台身连接的连接的连接
18、的连接的根部较易产生裂缝根部较易产生裂缝根部较易产生裂缝根部较易产生裂缝,为此为此为此为此也要求耳墙不宜做得太长。也要求耳墙不宜做得太长。也要求耳墙不宜做得太长。也要求耳墙不宜做得太长。二、轻型墩台二、轻型墩台(一一)轻型桥墩轻型桥墩当地基土质条件较差时当地基土质条件较差时,为了为了减轻地基的负减轻地基的负担担,或者为了减轻墩身重量或者为了减轻墩身重量,节约圬工材料节约圬工材料,常采用轻型桥墩。常采用轻型桥墩。轻型桥墩主要有轻型桥墩主要有空心墩空心墩、板式墩板式墩、桩柱式桩柱式墩墩、双柱式墩双柱式墩及及各式柔性墩各式柔性墩等。等。1.空心墩空心墩 30 m 30 m 以上的高墩以上的高墩以上的
19、高墩以上的高墩,如将实体墩身如将实体墩身如将实体墩身如将实体墩身改为改为改为改为厚壁式空心墩身厚壁式空心墩身厚壁式空心墩身厚壁式空心墩身,可节省圬工可节省圬工可节省圬工可节省圬工20%20%30%,30%,墩身高在墩身高在墩身高在墩身高在50 m 50 m 以上时可用以上时可用以上时可用以上时可用钢筋混钢筋混钢筋混钢筋混凝土空心墩凝土空心墩凝土空心墩凝土空心墩,节省圬工可达节省圬工可达节省圬工可达节省圬工可达50%50%。近年来滑动模板工艺的大量使用为近年来滑动模板工艺的大量使用为近年来滑动模板工艺的大量使用为近年来滑动模板工艺的大量使用为空心墩施工创造了良好的条件。空心墩施工创造了良好的条件
20、。空心墩施工创造了良好的条件。空心墩施工创造了良好的条件。2.桩柱式桥墩桩柱式桥墩桩柱式桥墩桩柱式桥墩(排架式桩墩排架式桩墩):墩身是利用墩身是利用基础的桩延伸到基础的桩延伸到地面的桩柱地面的桩柱,顶帽即为连接桩顶帽即为连接桩的帽梁。的帽梁。特点:构造简单特点:构造简单,用料少、施用料少、施工快工快,但但纵向刚度小纵向刚度小。铁路桥只宜用在铁路桥只宜用在较小跨度较小跨度,墩墩高不超过高不超过10 m 以内的墩上。以内的墩上。2.双柱式桥墩双柱式桥墩双柱式桥墩:双柱式桥墩:双柱式桥墩:双柱式桥墩:钢筋混凝土做成的刚架钢筋混凝土做成的刚架钢筋混凝土做成的刚架钢筋混凝土做成的刚架,其基础其基础其基础
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