桥梁工程 周先雁 第五篇桥梁墩台

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桥梁工程
& " ! !所示 % 平面形状为矩形的墩帽对于多片主梁如图#
图! & # $ $ !多片主梁墩帽横桥向尺寸
,-, ' # J # J # & * !3 !3 !3 # 式中, 桥跨结构两外侧主梁中心距 ! 支座底板横向宽度 ' ! ! 对于箱形梁如图# & " ! # 所示, 的计算公 但式中 , 式同式 # & * ! 为边支座中心距 & 平面形状为圆端的墩帽为 ,-, ' ( # & ) !3 !3 墩帽纵桥向采用的最小宽度 式中 ( 墩身 # 图! & # $ ! !箱形梁墩帽横桥向尺寸 墩身是桥 墩 的 主 体 重 力 式 桥 墩 墩 身 的 顶 宽对小跨径桥不宜小于 % ( > / 对中跨径桥不宜小于 ! ( ( > / 对大跨径桥的墩身顶宽 小跨径桥的桥墩也可采用直坡 视上部结构类型而定侧坡一般采用# ( ` ! $ ( ` ! ! 实体墩身通常由块石浆砌片石混凝土或钢筋混凝土等材料建造 对于大 中桥梁 墩身采用的材料最低强度等级为 石材 W8 混凝土 H 砂浆 W 对于小桥的墩 & ( # ' ) " ' 混凝土应不小于 身石材应不小于 W8 $ ( 砂浆应不小于 W H # ( ' 为便于流水和漂流物通过 墩身平面形 状可以做成圆端形或尖端形 无水的岸墩或 高架桥墩可做成矩形在水流与桥梁斜交或 流向不稳时 宜做成圆形 在有强烈流冰 泥石流或漂流物的河流中的桥墩 应在其迎 水端做成破冰棱体 如图 # & " ! $ 所示 破冰 棱应高出最高流冰水位 ! ( ( > / 并应低于最 低流冰水位时冰层底面以下 ' ( > / 破冰棱 与桥墩应构成一体 其倾斜度宜为 $`!! 竖 ` 横 选 用 强 度 等 级 不 小 于 ! ( ` ! W8 * (的石材或 H & (混凝土预制块镶面 镶 若采 面砌筑的砂浆强度等级不应低于 W # ( 用混凝土破冰棱在其迎水表面应埋设钢板 图! 或角钢 & # $ % !带破冰棱体桥墩
第 章!桥梁墩台的构造与设计
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其形式和谐增加环境人文景观 近年来国内外的城市立交桥高架桥中涌现出了许多结构匀称 形式优美的桥梁 墩台如图# 单柱式墩其截面可以是圆形 矩形 多边形等 这 & " !所示主要有 ! 多柱式墩 其柱顶各自直接支撑在上部结构的箱梁底 种桥墩的外形轻盈视野开阔 # 部柱间不设横系梁显得挺拔有力 矩形薄壁墩常将其表面构成竖向或横向纹理 $ 线条明快美观 构造墩它有多种型式 如2 形] 形和 ^ 形墩等 以上这些墩台 & 除满足结构受力的要求外都体现出了造型美观的目的
! & # $ ! 概 !! 述
! & # $ # $ !桥梁墩台的作用与要求
桥梁墩台是桥墩和桥台的合称是支承桥梁上部结构的结构物 它与基础统称为桥梁 下部结构 桥墩指多跨 两跨以上 桥梁的中间支承结构物它除了承受上部结构传来的作用外还 要承受流水压力风荷载以及可能出现的冰压力船舶或漂流物的撞击作用或者桥下车辆的 桥台一般指桥头两端设置的支承与挡土的结构物它既要支承上部 对于跨线桥 撞击作用 结构又要衔接两岸接线路堤挡土护岸承受台背填土及填土上汽车引起的土侧压力 桥梁墩台不仅承受上部结构的作用还承受桥位条件下可能产生的各种附加力以及施 工时的临时施工荷载并要将它们传给地基基础因此桥梁墩台不仅自身结构应具有足 够的强度刚度和稳定性而且为确保上部结构的稳定 对地基的承载力 沉降量 地基 与基础之间的摩擦力等也都提出了一定的要求以避免在上述作用力的影响下产生过大的 沉降水平位移或者转动 当前世界各国的桥梁建设在结构受力与结构造型相协调的方向上迅速发展 提出了 实现使用功能与增强人文景观并重的设计理念这不仅反映在上部结构上 而且也反映在 下部结构与上部结构的造型协调一致上在桥梁的总体规划设计中 致力于上下部结构在 受力上相协调而实现桥梁的使用功能致力于桥型与桥位环境以及上部结构形式与下部结 构形式的相协调来增强桥梁的人文景观 因此 合理选择桥梁的墩台造型变得尤为重要 在确定桥梁墩台结构时应遵循满足交通要求安全耐久 造价低 维修养护少 施工方 便工期短与周围环境相协调造型美观和有利于环保等总原则 对于城市立交桥桥梁墩台的选型比一般的公路桥梁有更高的要求 它们在选型上 除了遵循上述的总原则外 还应注意以下几点 要从整体造型着眼 力求形式优美 ! 构造轻盈线条明快纹理有质 各部分的形状尺寸要符合桥体结构受力的规律 结 # 构匀称比例适度给人以适用 安全的感觉 要与周围环境 文化习俗相协调 使 $
# " 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重力式墩台和轻型墩台两种
重力式墩台 ! 重力式墩 台 的主要特点是靠自身重力来平衡外力而保持其稳定 因此 墩台身比较
厚实可以不用钢筋采用符合材料强度等级的石材或片石混凝土建成 它适用于地基良 好的大中跨径桥梁或流水漂流物较多的河流中在砂石料供应方便的地区 小桥也 往往采用重力式墩台其主要缺点是圬工体积较大因而其重力和阻水面积也较大 轻型墩台 # 一般而言轻型墩台的墩 台 身承力截面较小相对这一截面的长细比较大 整体刚 度较小受力后允许在一定范围内发生弹性变形所用的建材通常以钢筋混凝土和少筋混 凝土为主但也有一些轻型墩台通过验算后可以用圬工材料浇 砌 筑 这种墩台外形轻巧 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 值得指出的是重力式的实体桥墩从墩顶至基底各层以承压来传递竖向力 增加自身 重力矩来抵消增大的偏心弯矩这在一定墩身高度是可行的 但是 随着高墩的出现 实 体墩身的底截面将越来越大实体圬工量急剧增大突显出环保与经济问题 因此 目前 大量采用钢筋混凝土空心结构或薄壁结构的轻型桥墩而且 近年来为了结构的纤细美观 及避免干扰附近建筑物更趋向广泛采用如_形2 形] 形和框架桥墩加大了对柔性 墩立体刚架墩的选用由此应用预应力混凝土也成为桥梁墩台经常采用的结构措施 另外为了适应桥位软弱地基条件解决拱桥推力问题组合式桥台也成为了必不可少的 墩台类型之一 桥梁墩台的细化分类还有多种将在梁桥墩台和拱桥墩台的构造中加以指出
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图! & # & !实体重力式桥墩 图! & # ' !实体薄壁桥墩
墩帽 ! 墩帽是承力与传力的构件因此对墩帽的厚度和材料的强度要求较高 其厚度随桥梁
跨径而定对于特大大跨径桥梁不应小于 ' ( > / 对于中 小跨径桥梁不应小于 & ( > / 墩帽一般要用 H # (以上的混凝土做成内应设置构造钢筋在一些桥面较宽墩身较高的
第五篇 ! 桥 梁 墩 台
第! & 章 ! 桥梁墩台的构造与设计
教学提示桥梁墩台是桥梁建筑的重要组成部分之一主要承受桥梁上部结构传来的 作用并将其传给地基基础桥台还起着挡土护岸的作用桥梁墩台与上部结构的设计造型 应尽量协调一致 教学要求掌握桥梁墩台的基本组成与类型熟悉梁桥实体桥墩 柱式桥墩及重力式 8 形桥台的构造与设计熟悉拱桥重力式桥墩及重力式桥台的构造与设计 了解其它类型 墩台的构造要点
如 连续梁桥 & " + 所示 墩上仅有一排支座时 ( 可由下式 & 单排支座 如图 # 计算 ( '3 # J # J # & & !3 # & " ! (所示 ( 按以下两式计算取大者 ' 不等高梁双排支座如图#
& # + !图! !单排支座墩帽尺寸
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图! & # $ " !不等高梁桥墩帽尺寸
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第 章!桥梁墩台的构造与设计 墩和预制安装桥墩
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实心墩 空心墩 4 C
图! & # % !桥墩截面形式
! " 实体桥墩
实体桥墩由墩帽墩身和基础构成的一个实体结构按其截面尺寸和桥墩重力的大小
见图# 和实体薄壁式 墙式 桥墩 见图# 不同可分为实体重力式桥墩 & " & & " '
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桥梁工程
桥梁中为了减小墩身及基础的圬工体积常常利用挑出的悬臂或托盘来缩短墩身横向长 度悬臂式或托盘式墩帽如图# & " *所示一般采用 H # (或 H # '钢筋混凝土
图! & # ( !悬臂式和托盘式墩帽
墩帽长度和宽度视上部结构的形式支座的尺寸和布置 上部结构的防振以及主梁的 施工吊装要求等条件而定设计采用橡胶支座时 还应预留更换支座所需的位置和空间 墩帽尺寸拟定如下 顺桥向墩帽最小宽度( ! 双排支座 如图 所示 # & " ) %
' ' H J 3 G H 3 J J ( -J G #3 !3 ! 3 !3 !3 # (3 G # # ' H H 3 J J ( - '3 # J J 3 G !3 !3 # !3 # (3 G # 横桥向墩帽最小宽度 , #




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' ' H # ( J # J # & ! 0 .3 3 3 !3 # # # ' ' H 3 G G G H # & # .(3 !3 !0 # # 相邻两跨支座间的中心距 式中 . 伸缩缝宽中小桥为 #!' G > / 大跨径桥梁可按温度变化及施工放样 安装 ! ( 构件可能出现的误差等决定 桥跨梁端过支座中心的长度 G G H ! ! ! 桥跨结构支座垫板的纵桥向宽度 ' ' H ! 纵桥向支座垫板至墩身边缘的最小距离如表# J & !及图# & " %所示 ! ! 檐口宽度 J ' ! ( > / ! ! #
表! & $ !支座边缘到台墩身边缘的最小距离 $ 桥向 纵桥向 横!!!桥!!!向 自支座边角量起 圆弧形端头 矩形端头 单位 > /
/ !跨径
特大桥 大!桥 中!桥 小!桥
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!!注当采用钢筋混凝土或预应力混凝土悬臂墩帽时可不受本表限制应以便于施工养护和更换支座而定
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图! & # ) !墩帽顺桥身尺寸 图! 尺寸单位 # * 值的确定 5 4 !
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第 章!桥梁墩台的构造与设计
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!!大跨径桥梁伸缩缝宽中由温度引起的变位为 G 0 K # & $ $ (式中 桥跨 的 计 算 长 度 因 桥 梁 的 分 孔 联 长 固 定 支 座 与 活 动 支 座 布 置 不 同 而 0 不同 温度变化幅度值可采用当地最高和最低月平均气温及桥跨浇筑完成时的温 K ! 度计算决定 . ' 板 为! 材料的线膨胀系数钢筋混凝土及预应力混凝土梁 , ! ( ! $
! & # ! !梁 桥 墩 台
! & # ! # $ !梁桥桥墩的构造
梁桥桥墩按其构造可分为实体桥墩空心桥墩柱式桥墩 柔性排架桩墩及框架墩 等按墩身横截面形状可分为矩形 圆端形 尖端形及各种空心截面组合成的墩 如图 砌 筑桥 # & " $所示按受力特点 可分为刚性墩和柔性墩 按施工工艺 可分为就地浇
图! & # $ !各种轻型桥墩形式
! & # $ # ! !桥梁墩台的基本组成与类型 ! " 基本组成
如图# 台 帽 或拱座 台 身和基础三部分组成 墩 & " #所示桥梁墩台一般由墩
图! & # ! !梁桥重力式墩台
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桥梁工程
墩 台 帽是指梁桥墩台顶端的承力与传力构件部分它通过支座承托着上部结构 承 受很大的竖向支承反力并将支座传来的集中力分散给墩 台 身 拱座是特指拱桥墩台而 言的它直接承受由拱圈传来的竖向压力水平推力和弯矩并将它们分散给墩 台 身 墩 台 身是桥梁墩台的结构主体墩身指墩帽 或拱座 以下 基础顶面以上的构造部 分它是一个承受压弯联合作用的构件台身一般由前墙和侧墙 或耳墙 构成 它们结合 成一体兼有支撑墙和挡土墙的作用 基础是桥梁墩台直接与地基接触的最下构件部分它的作用是保证桥梁墩台安全埋入 土层之中并将桥梁的全部作用传至地基