桥梁工程8第六篇课件.pptx
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- 桥梁工程 第六 课件
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1、BRIDGE桥梁工程彭天波,办公室:桥梁馆413室,电话:65983116-2412,邮箱:2022-4-16BRIDGE2第六篇 桥梁墩台 第一章 桥梁墩台类型和构造 第二章 桥墩的设计与计算 第三章 桥台的设计与计算2022-4-16BRIDGE3第一章 桥梁墩台类型和构造 桥墩和桥台是支承桥跨结构并将恒载和车辆等活载传到地基的结构物。通常设在桥梁两端的称为桥台,设在中间的称为桥墩。 本篇的目的是从最基本和常见的墩台形式入手,掌握它们的基本构造、设计原则和一般的计算方法。2022-4-16BRIDGE4 公路桥梁上常用的墩台按受力特点和构造特点大体可归纳为实体式(重力式)墩台和轻型墩台两大
2、类。 实体式(重力式)墩台: 主要特点是靠自身重量来平衡外力而保持其稳定。因此,墩、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,小桥也往往采用实体式墩、台。 实体式墩、台的主要缺点是圬工体积较大,因而其自重和阻水面积也较大。1.1 墩台类型及适用性2022-4-16BRIDGE5 轻型墩台: 型式很多,而且都有各自的特点和使用条件。选用时必须根据桥位处的地形、地质、水文和施工条件等因素综合考虑确定。 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
3、量配筋的混凝土为主,但也有一些轻型墩台,通过验算后,可以用石料砌筑。2022-4-16BRIDGE62022-4-16BRIDGE71.1.1 桥墩的类型及适用性 1.1.1.1 梁桥桥墩 梁桥桥墩常用的类型包括:实体式(重力式)桥墩、柱式和桩柱式桥墩、柔性(排架)桥墩、钢筋混凝土空心桥墩和薄壁桥墩、框架桥墩等。v实体式(重力式)桥墩: 实体式桥墩由墩帽、墩身和基础三个部分组成。2022-4-16BRIDGE8柱式和桩柱式桥墩 由单根、两根或多根立柱与盖梁及承台组成,是公路桥梁中采用较多的桥墩型式之一,特别适用于桥梁宽度较大的城市桥梁和立交桥。它外形美观、圬工体积少、重量轻。2022-4-16
4、BRIDGE9柔性排架桥墩 由顶端以钢筋混凝土盖梁连接的成排的预制钢筋混凝土打入桩或钻孔灌注桩组成。 优点是圬工较少、修建简便、施工速度快。 缺点是用钢量多、墩高和承载能力有限。一般仅用于通航要求不高、流速不大的地区,桥墩不高、跨径不大的梁桥。2022-4-16BRIDGE10钢筋混凝土空心桥墩及薄壁桥墩 其外形类似于实体式桥墩,墩身内部是成空腔体。 其特点是圬工体积小,结构轻巧,比实体式桥墩可节约圬工量70%左右,且施工简便,外型美观,过水性良好,故适用于地基土软弱的地区。2022-4-16BRIDGE11框架桥墩 框架桥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,是以钢筋混凝土和
5、预应力混凝土建成的受力体系。 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。2022-4-16BRIDGE121.1.1.2 拱桥桥墩 从抵御恒载水平力的能力来看,拱桥桥墩又可以分为普通墩和单向推力墩(又称制动墩)两种。 普通墩一般只承受相邻两跨结构传来的垂直反力,不承受恒载水平推力,或者只承受跨径不同的相邻孔相互抵消后剩余的不平衡推力。 在采用轻型桥墩的多孔拱桥中,每隔35孔应设一个单向推力墩。单向推力墩的主要作用是在它的一侧的桥孔因某种原因遭到毁坏时,能承受住单向的恒载水平推力,确保其另一侧的拱桥不致倒塌。另外施工中有时也需要设置制动
6、墩来承受部分恒载单向推力。2022-4-16BRIDGE13实体式桥墩 为了满足结构强度和稳定的要求,普通墩的墩身可以做得薄一些,单向推力墩则要做得厚实一些。2022-4-16BRIDGE14 拱座:在拱圈与墩台及拱圈与空腹式拱上建筑的腹孔墩相连接处设置的现浇混凝土构造物。 无铰拱的拱座斜面总是与拱轴线正交。 由于拱座承受着较大的拱圈压力,故一般采用C20以上的整体式混凝土、混凝土预制块或C40以上的块石砌筑。2022-4-16BRIDGE15 当桥墩两侧的孔径不等,恒载水平推力不平衡时,将拱座设置在不同的起拱线标高上。此时,桥墩墩身可在推力小的一侧变坡或增大边坡。从外形美观上考虑,变坡点一般
7、设在常水位以下。墩身两侧边坡和梁桥的一样,一般也为20:130:1。2022-4-16BRIDGE16悬臂式单向推力墩 工作原理是:当该墩的一侧桥孔遭到破坏以后,可以通过另一侧拱座上的竖向分力与悬臂长所构成的稳定力矩来平衡由拱的水平推力所导致的倾覆力矩。 这种型式适用于两铰双曲拱桥。2022-4-16BRIDGE17带斜撑的单向推力墩 特点是在普通墩的墩柱上,从两侧对称地增设钢筋混凝土斜撑和水平拉杆,用来提高抵抗水平推力的能力。 为了提高抗裂性,可以采用预应力混凝土斜撑和水平拉杆。 这种桥墩宜在桥不太高的旱地上采用。2022-4-16BRIDGE18桩柱式桥墩 桩柱式桥墩一般采用单排桩,跨径在
8、4050m以上的高墩,可采用双排桩。 在桩顶设置承台,与墩柱联成整体。如果柱与桩直接连接,则应在接合处设置横系梁。若柱高大于68m时,还应在柱的中部设置横系梁以增强桩柱刚性。2022-4-16BRIDGE191.1.2 桥台的类型及适用性 1.1.2.1 梁桥桥台v重力式U型桥台 U型桥台由台帽、台身和基础三部分组成。因台身由前墙和两个侧墙构成,形似U字的结构,故称U型桥台。2022-4-16BRIDGE20 重力式U型桥台的优点是构造简单,可以用混凝土或片、块石砌筑。它适用于填土高度在810m以下或跨度稍大的桥梁。 缺点是体积和自重较大,增加了对地基的要求。2022-4-16BRIDGE21
9、八字形、一字形桥台 台身两侧为独立的翼墙,翼墙的作用在于:挡住桥台两侧的路基填土,保证桥头路基稳定,并引导水流顺畅地进入桥孔。一般将台身与翼墙分开砌筑。 它适用于河岸稳定,河床压缩小的中小桥。 跨越水利渠道、人工河道的小桥,以及不宜做溜坡的城市立体交叉的跨路桥亦常采用。但翼墙较宽,因而需要较大的圬工体积。2022-4-16BRIDGE22重力埋置式桥台 桥台台身埋于台前溜坡内,不需另设翼墙,仅由台帽两端的耳墙与路堤衔接。 圬工较省,适用于河滩宽浅,地质良好,河床稳定的多孔桥,台高一般为410m。 这类桥台的工作原理是靠台身后倾,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。2022-
10、4-16BRIDGE23设有支撑梁的轻型桥台 这种桥台的特点是,台身为直立的薄壁墙,台身两侧有翼墙。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,并借助两端台后的被动土压力来保持稳定。它适用于单跨或少跨的小跨径桥。2022-4-16BRIDGE24钢筋混凝土薄壁桥台 薄壁轻型桥台常用的形式有悬臂式、扶壁式、撑墙式和箱式等。是由扶壁式挡土墙和两侧的薄壁侧墙构成。两侧薄壁可以与前墙垂直,有时也做成与前墙斜交。前者称U形薄壁桥台,后者称八字形薄壁桥台。 适用于软弱地基的条件,其构造和施工比较复杂,并且钢筋用量也较多。 2022-4-16BRIDGE25轻型
11、埋置式桥台 轻型埋置式桥台是将台身埋在锥形护坡中,只露出台帽在外以安置支座及上部构造。桥台所受的土压力大为减小,桥台的体积也就相应的减少。 桩柱式桥台: 对于各种土壤地基都适宜。根据桥宽和地基承载能力可以采用双柱、三柱或多柱的型式。2022-4-16BRIDGE26 框架式桥台: 比桩柱式桥台刚度大,比重力埋置桥台圬工体积小。 这种结构本身存在着斜杆,能够产生水平分力以平衡土压力,基底较宽,并通过系梁联成一个框架体,稳定性较好,可用于填土高度在5m以上的桥台。 其不足之处是必须用双排桩基,钢筋水泥用量均较桩柱式的要多。2022-4-16BRIDGE27 肋形埋置式桥台 为了节约圬工体积,可以把
12、后倾式埋置式桥台台身挖空,做成肋形埋置式桥台。 。2022-4-16BRIDGE28加筋土桥台(锚定板式桥台) 对于台后路基填土不被冲刷的中、小跨径桥梁,台高在35m时,可采用加筋土桥台。 这类桥台一般由台帽和竖向面板、拉杆、锚定板及其间填料共同组合的台身组成。 工作原理: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。2022-4-16BRIDGE29 按照埋置情况,可分为分离式和结合式两种形式。 分离式是台身与锚定结构分开,台身主要承受上部结构传来的竖向力和水平力,锚定
13、结构承受土压力。锚定结构由锚定板、立柱、拉杆和挡土板组成。 结合式的锚定结构与台身结合在一起,台身兼做立柱或挡土板,作用在台身的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。2022-4-16BRIDGE301.1.2.2 拱桥桥台v拱桥重力式U形桥台 拱桥上常用的重力式桥台为U型桥台,由台帽、台身和基础三部分组成。U型桥台的台身由前墙和平行于行车方向的两侧侧墙构成。U型桥台常采用锥形护坡与路堤连接,锥坡的坡度根据坡高、地形等确定。2022-4-16BRIDGE31 八字形桥台的构造简单,台身由前墙和两侧的八字翼墙构成。两者之间通常留沉降缝分砌。 前墙可以是等厚度的,也可以是变厚
14、度的。 为了防止基底向河心滑动,基础应有一定的埋置深度。台后填土必须分层夯实,做好防护措施,防止受水流浸蚀冲刷。拱桥轻型八字形桥台2022-4-16BRIDGE32拱桥轻型U字形桥台 是由前墙和平行于车行方向的侧墙组成,构成U字形的水平截面。 拱桥轻型U字形轻型桥台前墙的构造和八字形桥台相同,但侧墙却是拱上侧墙的延伸,前墙与侧墙之间应设变形缝,以适应桥的可能变位。2022-4-16BRIDGE33背撑式桥台 当桥台较宽时,为了保证结构的强度和稳定性,可以在八字形或U字形桥台的前墙背后加一道或几道背撑,构成形、E字形等水平截面形式的前墙。 这种桥台比八字形桥台的稳定性要好,但土方开挖量及圬工体积
15、都有增多,因而适用于较大跨径的高桥和宽桥。2022-4-16BRIDGE34靠背式框架桥台 这种桥台是用三角形框架把台帽、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联接而成。 这种桥台的优点是:受力合理、圬工体积小,比实体式桥台节约85%左右,且基坑挖方量小。主要缺点是稍多用了一点钢筋。这种桥台适合于在非岩石地基上修建拱桥桥台。 2022-4-16BRIDGE35组合式桥台 由台身和后座两部分组成。 台身基础承受竖向力,一般采用桩基或沉井基础;拱的水平推力则主要由后座基底的摩阻力及台后的土侧压力来平衡。后座基底标高应低于拱脚下缘的标高。 台身与后座间应密切贴合,并设置沉降缝,以适应两
16、者的不均匀沉降。2022-4-16BRIDGE36齿槛式(履齿式)桥台 是由前墙、侧墙、底板和撑墙几个部分组成。 其结构特点是:基底面积较大,可以支承一定的垂直压力;底板下的齿槛可以增加摩擦和抗滑的稳定性,平衡拱的水平推力;前墙与后墙板之间的撑墙可以提高结构的刚度。齿槛的宽度和深度一般不小于50cm。 这种桥台适用于软土地基和路堤较低的中小跨径拱桥。2022-4-16BRIDGE37空腹式桥台 是由前墙、后墙、基础板和撑墙等部分组成。 前墙承受拱圈传来的荷载,后墙支承台后的土压力。在前后墙之间设置3、4道撑墙,作为传力构件,并对后墙起到扶壁、对基础板起到加劲作用。 空腹可以是敞口的,也可以是封
17、闭的。如地基承载力许可时,也可在腹内填土。 这种桥台一般是在软土地基、河床无冲刷或冲刷轻微、水位变化小的河道上采用。2022-4-16BRIDGE381.2 墩台的一般构造与要求v1.2.1 墩台帽主要尺寸的拟定 大跨径桥梁墩(台)帽厚度不小于0.5m,中小桥梁不小于0.4m,并应有510cm的檐口。 墩帽本身应有足够的强度,应采用强度等级为C20及以上的混凝土,并加配构造钢筋或采用钢筋混凝土做成。 墩帽长度和宽度应根据上部结构的形式和尺寸、支座布置情况、上部构造中主梁的施工吊装要求等条件而定。2022-4-16BRIDGE39墩帽尺寸拟定如下: 双排支座顺桥向的墩帽最小宽度b为: 式中:f相
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