桥梁墩台的构造与设计.ppt
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1、桥梁工程(Bridge Engineering)授课人:王智超授课人:王智超土木工程与力学学院土木工程与力学学院2008-5-312008-5-31桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台2008-5-312008-5-31桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程第一章 桥梁墩台的构造与设计1-1 1-1 桥梁墩台概述桥梁墩台概述1-2 1-2 梁桥墩台梁桥墩台1-31-3 拱桥墩台拱桥墩台-2008-5-312008-5-31桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程第一节第一节第一节第一节 桥梁墩台概述桥梁墩台概述桥梁墩台概述桥梁墩台概述一、桥梁墩台的作用与要求一、桥梁墩台的作用与要求
2、 桥桥梁梁墩墩台台是是桥桥墩墩和和桥桥台台的的合合称称,是是支支承承桥桥梁梁上上部部结结构构的的结结构构物物,它它与与基基础础统统称称为为桥桥梁梁下下部部结结构构,主主要要作作用用是是承承受受上上部结构传来的荷载部结构传来的荷载,并将它及本身自重传给地基。并将它及本身自重传给地基。桥墩桥墩支承相邻的两孔桥跨,支承相邻的两孔桥跨,居于桥梁的中间部位居于桥梁的中间部位。桥桥台台居居于于全全桥桥的的两两端端,它它的的前前端端支支承承桥桥跨跨,后后端端与与路路基基衔衔接接,起着支挡台后路基填土并把桥跨与路基连接起来的作用。起着支挡台后路基填土并把桥跨与路基连接起来的作用。安安全全耐耐久久、造造价价低低
3、、易易维维护护且且成成本本低低、施施工工方方便便且且工工期期短短、美学上的要求等。美学上的要求等。2008-5-312008-5-31桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程二、桥梁墩台的基本组成与类型二、桥梁墩台的基本组成与类型1.1.基本组成基本组成一般由墩一般由墩(台台)帽帽(或拱座或拱座)、墩、墩(台台)身和基础三部分组成。身和基础三部分组成。2008-5-312008-5-31桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程2.2.墩台的基本类型墩台的基本类型 桥梁上最常用、最基本的墩台类型,总体上可分为桥梁上最常用、最基本的墩台类型,总体上可分为重力重力式墩台式墩台和和轻型墩台轻型墩台两种。两种。1)1)
4、重力式墩台重力式墩台主要特点:主要特点:墩、台身比较厚实,以自身重力(及桥跨重力)平衡外墩、台身比较厚实,以自身重力(及桥跨重力)平衡外力,获得强度与稳定性;力,获得强度与稳定性;可以不配置钢筋,用天然石材或片石混凝土砌筑;可以不配置钢筋,用天然石材或片石混凝土砌筑;刚度大、防撞能力强;刚度大、防撞能力强;适用于:地基承载力高、浅基岩;在砂石料方便的地区;适用于:地基承载力高、浅基岩;在砂石料方便的地区;流冰、漂浮物较多的河流中。流冰、漂浮物较多的河流中。主要缺点:主要缺点:圬工体积较大圬工体积较大,因而其自重和阻水面积也较大,因而其自重和阻水面积也较大,对地基要求较高对地基要求较高。2008
5、-5-312008-5-31桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程2)2)轻型墩台轻型墩台主要特点:主要特点:自重小、节省圬工;自重小、节省圬工;刚度小,受力后允许在一定的范围内发生弹性变形;刚度小,受力后允许在一定的范围内发生弹性变形;抗冲击能力差;抗冲击能力差;以钢筋混凝土和少量配筋的混凝土为主,也有一些轻以钢筋混凝土和少量配筋的混凝土为主,也有一些轻型墩台可用石料砌筑。型墩台可用石料砌筑。外形轻巧美观,是目前公路桥梁中广泛采用的墩台型外形轻巧美观,是目前公路桥梁中广泛采用的墩台型式之一,特别是在较宽较大的城市立交桥和高架桥中。式之一,特别是在较宽较大的城市立交桥和高架桥中。墩墩台台选选用用时时
6、必必须须根根据据桥桥位位处处的的地地形形、地地质质、水水文文和和施施工工条件等因素综合考虑确定。条件等因素综合考虑确定。2008-5-312008-5-31桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程2008-5-312008-5-31桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程3.3.墩台的基础及分类墩台的基础及分类 墩墩台台基基础础是是桥桥梁梁墩墩台台结结构构直直接接与与地地基基接接触触的的部部分分,主主要要承受墩台身传来的荷载。承受墩台身传来的荷载。常常用用的的墩墩台台基基础础分分为为以以下下几几类类:浅浅埋埋基基础础(刚刚型型和和柔柔性扩大基础性扩大基础);深基础深基础(桩基础和沉井基础桩基础和沉井基础)深水
7、基础深水基础。桥桥梁梁基基础础工工程程发发展展到到今今天天,已已经经不不受受水水文文地地质质条条件件的的控控制制,但但由由于于基基础础工工程程在在地地面面以以下下或或水水中中,增增加加工工程程的的复复杂杂程程度度。在在施施工工中中,应应根据基础的不同形式而采取相应的施工措施。根据基础的不同形式而采取相应的施工措施。在在桥桥梁梁的的总总体体设设计计中中,下下部部结结构构的的选选型型对对整整个个设设计计方方案案有有较较大大的的影影响。响。合理的选型会使上、下部结构协调一致、轻巧美观。合理的选型会使上、下部结构协调一致、轻巧美观。近近年年来来我我国国建建造造的的桥桥梁梁,下下部部结结构构的的造造型型
8、也也有有了了显显著著的的变变化化,反反映映在在向向着着轻轻型型、薄薄壁壁、注注意意造造型型的的方方向向发发展展。对对于于城城市市立立交交桥桥、高高架架桥下部结构的选型就更应显示出桥梁美学的功能。桥下部结构的选型就更应显示出桥梁美学的功能。2008-5-312008-5-31桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程受受力力第二节第二节第二节第二节 梁桥墩台梁桥墩台梁桥墩台梁桥墩台一、梁桥桥墩的构造一、梁桥桥墩的构造构构造造实体墩实体墩空心墩空心墩柱式墩柱式墩框架墩等框架墩等刚性墩刚性墩柔性墩柔性墩截截面面形形式式矩形矩形圆形圆形圆端形圆端形尖端形尖端形施施工工工工艺艺就地浇就地浇(砌砌)筑桥墩筑桥墩预预
9、制制安安装装桥墩桥墩2008-5-312008-5-31桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程多用于无水或静水处多用于无水或静水处多用于水流斜交角小于多用于水流斜交角小于1515多用于河流急弯、流向不固定或与水流斜交角大于多用于河流急弯、流向不固定或与水流斜交角大于15152008-5-312008-5-31桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程1.1.实体式桥墩实体式桥墩u按按其其截截面面尺尺寸寸及及重重量量的的不不同同又又可可分分为为实实体体重重力力式式桥桥墩墩和和实体轻型桥墩实体轻型桥墩。u主主要要靠靠自自身身的的重重量量(包包括括桥桥跨跨结结构构重重力力)平平衡衡外外力力,从从而而保保证证桥桥墩墩
10、的的强强度度和和稳稳定。定。u自自身身刚刚度度大大,具具有有较较强强的的防防撞撞能能力力,但但同同时时存存在在阻阻水水面面积积大大的的缺缺陷陷,比比较较适适合合于于修修建建在在地地基基承承载载力力较较高高、覆覆盖盖层层较较薄薄、基基岩岩埋埋深较浅的地基上。深较浅的地基上。(1 1)矩形墩)矩形墩(2 2)圆形桥墩)圆形桥墩(3 3)圆端形桥墩)圆端形桥墩2008-5-312008-5-31桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程2008-5-312008-5-31桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程2008-5-312008-5-31桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程1)1)墩帽的构造及其平面尺寸墩帽的构造
11、及其平面尺寸l支支座座下下局局部部承承压压,应应予予加加强强并并有有一定厚度,以利传力至墩身;一定厚度,以利传力至墩身;l厚厚40cm40cm(中中小小桥桥30cm30cm;特特大大、大跨径桥梁大跨径桥梁50cm50cm););l砼砼C20C20,加配构造筋;,加配构造筋;l檐口:宽檐口:宽5 510cm10cm;12510cm墩帽构造墩帽构造1-支座支座2-墩帽墩帽l 顺桥向的墩帽宽度顺桥向的墩帽宽度b b式中:式中:双排支座:双排支座:f 相邻两跨支座的中心距;相邻两跨支座的中心距;c1顺桥向支座垫板至墩身边缘最小距离;顺桥向支座垫板至墩身边缘最小距离;c2檐口宽度,檐口宽度,50mml0
12、0mm。桥桥 向向 跨跨 径径顺桥向顺桥向(cm)横横 桥桥 向向(cm)圆弧形端头圆弧形端头(自支座角量起自支座角量起)矩形端头矩形端头大大 桥桥252540中中 桥桥202030小小 桥桥151520支座边缘到墩台身边缘的最小距离支座边缘到墩台身边缘的最小距离注:注:(1)(1)采用钢筋混凝土悬臂式墩台帽时,上述最小距离为支座至墩台帽边缘距离;采用钢筋混凝土悬臂式墩台帽时,上述最小距离为支座至墩台帽边缘距离;(2)(2)跨径跨径100m100m及以上的桥梁,应按实际情况而定。及以上的桥梁,应按实际情况而定。2008-5-312008-5-31桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程l 顺桥向的墩帽
13、宽度顺桥向的墩帽宽度b b:单排支座:单排支座:不等高梁双排支座:不等高梁双排支座:2008-5-312008-5-31桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程l 横桥向的墩帽最小宽度横桥向的墩帽最小宽度B B:B=两侧主梁间距(B1)+支座横向宽度(a1)+2cl+2c2多片主梁多片主梁:箱形梁箱形梁:B=两边支座中心距(B2)+a1+2cl+2c22008-5-312008-5-31桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程2)2)墩身墩身l 重力式墩身重力式墩身墩墩身身顶顶宽宽0.8m/1.0m(小小/中中桥桥,大桥视上部结构类型而定)大桥视上部结构类型而定);由由块块石石、浆浆砌砌片片石石、混混凝凝土土
14、或或钢钢筋筋混混 凝凝 土土(MU40/30,C25/20,M 7.5/5)等材料建造等材料建造;因因抗抗倾倾覆覆稳稳定定依依赖赖于于墩墩身身重重力力,故故不可太小;不可太小;侧侧坡坡:30:120:1(小小跨跨且且矮矮墩墩径径可无侧坡);可无侧坡);破破冰冰棱棱可可采采用用石石材材(MU60MU60)或或混混凝凝土土预预制制块块镶镶面面(C40C40,在迎水表面埋设钢板或角钢),镶面砌筑的砂浆(在迎水表面埋设钢板或角钢),镶面砌筑的砂浆(M20M20)。)。100cm50cm倾斜度为倾斜度为3:110:12008-5-312008-5-31桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程l 实体薄壁桥墩实体
15、薄壁桥墩可可用用钢钢筋筋混混凝凝土土材材料料做做成成,一一般般不设侧坡。不设侧坡。可可以以显显著著减减少少巧巧工工体体积积,因因而而被被广泛使用于中、小跨径的桥梁中,广泛使用于中、小跨径的桥梁中,其其抗抗冲冲击击力力较较差差,不不宜宜用用在在流流速速大大并并夹夹有有大大量量泥泥砂砂的的河河流流,或或可可能能有有船船舶舶、冰冰、漂漂流流物物撞撞击击的的河河流。流。钢筋混凝土薄壁桥墩钢筋混凝土薄壁桥墩 2008-5-312008-5-31桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程 空空心心桥桥墩墩有有两两种种形形式式:一一种种为为部部分分镂镂空空实实体体桥桥墩墩,另另一一种为种为薄壁空心桥墩。薄壁空心桥墩。
16、2.2.空心式桥墩空心式桥墩 对对于于高高大大的的桥桥墩墩或或位位于于软软弱弱地地基基桥桥位位的的桥桥墩墩,为为了了减减少少巧巧工工体体积积、减减轻轻自自重重以以及及减减小小地地基基的的负负荷荷,可可将将墩墩身身内内部部做做成成空空腔腔体体或或部部分分空空腔腔体体,形形成成空空心心桥桥墩墩。它它介介于于重重力力式式桥桥墩墩和轻型桥墩之间。和轻型桥墩之间。钢筋砼构件,配筋率钢筋砼构件,配筋率0.5%0.5%左右;左右;C20C203030;壁厚:壁厚:303050cm50cm;宜设水平隔板;宜设水平隔板;40m40m以上高墩,不论壁厚均设,间距以上高墩,不论壁厚均设,间距610m;墩身表层内应设
17、置钢筋网,其面积墩身表层内应设置钢筋网,其面积每米每米250mm2,间距,间距40cm40cm。l 部分镂空:部分镂空:端部实体过渡段。端部实体过渡段。l 薄壁空心:薄壁空心:2008-5-312008-5-31桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程2008-5-312008-5-31桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程3.3.柱(桩)式桥墩柱(桩)式桥墩 柱柱式式桥桥墩墩是是目目前前公公路路桥桥梁梁中中广广泛泛采采用用的的桥桥墩墩型型式式,由由承承台台、柱柱式式墩墩身身和和盖盖梁梁三三部部分分组组成成,具具有有线线条条简简捷捷、明明快快、美美观观,既既节节省省材材料料数数量量又又施施工工方方便便的的特
18、特点点,特特别别适适用用于于宽宽度度较较大的城市桥梁大的城市桥梁和和立交桥立交桥。常常用用的的柱柱式式桥桥墩墩的的型型式式:单单柱柱式式、双双柱柱式式、哑哑铃铃式式以以及及混合双柱混合双柱式四种。式四种。2008-5-312008-5-31桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程2008-5-312008-5-31桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程2008-5-312008-5-31桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程盖盖梁梁各各截截面面尺尺寸寸与与配配筋筋需需通通过过受受力力计计算算确确定定:采采用用的的混混凝凝土土C25C25;内内应应设设箍箍筋筋8mm8mm,间间距距20cm20cm;两两侧侧面面应应
19、设纵向水平钢筋,直径设纵向水平钢筋,直径12mm12mm,间距,间距20cm20cm。墩墩柱柱的的核核心心截截面面:为为直直径径6060150cm150cm的的圆圆形形或或矩矩形形、六六角角形形等等,采采用用C20C20C30C30的的钢钢筋筋混混凝凝土土;竖竖向向受受力力钢钢筋筋的的直直径径应应12mm12mm,配筋率应,配筋率应0.4%0.4%,箍筋,箍筋6mm6mm。桩桩(或或柱柱)的的横横系系梁梁截截面面高高度度和和宽宽度度:取取0.80.81.01.0倍倍的的桩桩(或或0.60.60.80.8倍倍的的柱柱)直直径径或或矩矩形形墩墩柱柱纵纵桥桥向向边边长长;横横系系梁梁一一般般不不直直
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