桥梁墩台与基础工程复习资料

基础：(1)按埋深分：浅基础，埋深< 5米；深基础：埋深≥5米(2)按受力特点分：刚性扩大基础→浅基础；桩基础、沉井基础------深基础2-1一、梁桥桥墩：重力墩，空心墩，柱式墩，柔性排架墩，刚构墩，薄壁墩二、实体式桥墩(重力式)特点:1、利用自身重量(包括桥跨结构重)平衡外力，而保证桥墩的稳定．2、圬工结构：砖、石、砼结构，不设受力钢筋仅配构造钢筋．3、为了减少圬工体积，墩帽有时设计成悬臂式或托盘式．缺点：圬工体积大，自重和阻水面积大，要求地基土承载力较高适用条件：a较大的大、中型桥梁（跨度大、受支座反力大、增加自重和稳定性）b. 流冰、漂流物较多的河流中，因体积大不怕碰撞．c. 砂石料方便地区，可就地取材．三、柱式墩：构造：墩身为柱，下面配桩或刚性扩大基础，有时采用桩柱一体为桩柱式。

优点：1.轻巧，圬工量小2.必须采用钢筋砼或预应力混凝土，特别是单柱式必须采用预应力混凝土适用条件：桥跨不大于30米，墩高不高于10米情况。

四、柔性排架墩：由柔性桩柱墩（柱式）、主梁和刚性墩台组成的一联或多联的连续铰接刚架体系，既桥梁的上、下部构成一个共同承受外力和变形的整体．将上部结构传来的水平力（制动力、温度影响力等）传到全桥各柔性墩台或相邻的刚性墩台上，使其整体受力，以减少柔性墩所受到的水平力，从而达到减少墩身截面的目的．五、拱桥桥墩与梁桥桥墩不同之处1.拱是推力结构，它给与桥墩（台）以较大的水平推力．2.桥墩的相对水平位移将给拱肋以较大的附加内力，所以拱桥墩台对地基的要求比静定的梁桥墩台为高．3.梁式桥桥面与支座顶的高差就是承重结构（主梁）的建筑高度，而在上承式或下承式拱桥桥面到拱座之间还有拱上结构的高度，水平力对桥墩产生更大的弯矩。

六、拱桥桥墩1.普通墩，重力式和柱式（桩柱式）—同梁式桥一般不承受恒载水平推力（左右两跨相互抵消）或只承受经过相抵消后尚余的不平衡推力。

2.单向推力墩（分段墩）Ⅰ.用于当一侧桥孔毁坏时，能承受单向的恒载水平推力，以保证另一侧不致倾塌。

Ⅱ.为了施工时拱架的多次周转。

a.悬臂墩在桩柱式墩上加一对悬臂，拱脚支承在悬臂端。

当一孔坍塌时，邻孔恒载单向推力对桩柱身产生的弯矩，被恒载竖直反力产生的反向弯距抵消一部分，从而减少桩拄的弯距，而能够承受拱的单向恒载推力。

b.斜撑墩在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。

只用于桥不太高、旱地情况。

c.重力式单向推力墩将普通墩的尺寸加大，以承受单向恒载推力。

3.交接墩（变坡墩）：当桥墩两侧的孔径不等时，恒载水平推力不平衡是，调整拱座标高位置使其在不同起拱线标高以上或将墩做成不对称形式，而使两孔推力对桥墩基底弯矩大致相等，或使恒载压力线接近墩的轴线和基底面积形心（变坡在长水位以下）七、桥墩与梁体匹配的几种典型情况A上部结构为T梁，空心板，下部结构多采用墩柱+盖梁，桥宽小时可采用独柱+悬臂盖梁，桥宽较大时多采用多柱+盖梁B上部结构为箱梁C城市高架桥D异形桥E曲线梁的抗扭2-2一、梁桥桥台1、重力式桥台a. U形桥台b.八字式或一字式桥台2、轻型桥台a.设有支撑梁的轻型桥台b.埋置式1.后倾式——台身重心向后，用以后填土的倾覆力矩。

2.肋板式——台身由肋板组成的框架3.双柱式——台身由立柱组成的框架。

c.薄壁式：由扶壁式挡土墙和两侧的薄壁侧墙组成，根据两侧薄壁与前墙的角度又分U形、八字形。

3、组合式：a.锚定板式（或称锚拉式）（1.分离式2.结合式）b.过梁式：桥台与挡土墙用梁结合在一起的桥台为过梁式组合桥台。

桥台与挡土墙组合桥台4、承拉桥台二、拱桥桥台①重力式：同梁式桥②空腹式：适用于地基软弱、水位变化较小、冲刷较小的河岸。

③组合式：分两部分前台（台身）配桩基础或沉井基础，承受拱脚传来的竖向力。

后台（后座）为普通U形桥台，承受拱脚传来的水平力。

④轻型桥台相对重力式桥台而言，适用于小跨径。

允许桥台向路堤方向有微小的转动，由台后土的弹性抗力来平衡拱的推力，注意台后添土质量，严格按照规范分层夯实。

⑤齿槛式：多用于软弱地基情况。

三、组合原则根据结构物的类型的不同，验算项目和要求的不同，选择在营运和施工中，可能出现的、同时作用的各种荷载和外力所产生的最不利状态，作为设计和验算依据，即最不利原则。

四、水的浮力1、基础底面位于透水性地基上的桥梁墩台，当验算稳定时，应考虑设计水位的浮力；当验算地基应力时，可仅考虑低水位的浮力，或不考虑水的浮力。

2、基础嵌人不透水性地基的桥梁墩台不考虑水的浮力。

3、作用在桩基承台底面的浮力，应考虑全部底面积。

对桩嵌入不透水地基并灌注混凝土封闭者，不应考虑桩的浮力，在计算承台底面浮力时应扣除桩的截面面积。

4当不能确定地基是否透水时，应以透水或不透水两种情况与其他作用组合，取其最不利者。

五、常见的几种组合1、最大竖向力组合（双跨布载）验算内容：墩身强度和基底最大应力将车道荷载纵向布置在相邻两孔桥跨上，并将集中力（重轴）布置在计算墩支反力影响线最大处，不计横向分布系数（按横向分布计算各支座反力再加起来是一样的）。

2、顺桥向最大水平力组合（单跨布载）验算内容：墩身强度、基底应力、偏心距和稳定性组合：各种作用组合（组合Ⅱ）施工组合（组合Ⅳ）将车道荷载在跨径较大的一侧，制动力、温度影响力、支座摩阻力与支座反力产生的弯矩效果要一致，对桥墩稳定性最不利。

3、横桥向最大偏心和最大弯矩组合（偏载布载）验算内容：墩身强度、基底应力、偏心距和稳定性组合：永久作用和汽车、人群的组合(组合Ⅰ)、各种作用组合（组合Ⅱ）、施工组合（组合Ⅳ）汽车车道荷载布置在水流方向、风力方向的另一侧，能布几列计算几列最后取最大值。

对重力式墩可不计横向分布和支座反力，求计算截面直接取车道荷载合力对截面中心的矩。

2-4柱式墩验算一、计算图式一、双柱式：1、当盖梁的刚度与柱的线刚度（EI / l）之比≥5时，按简支梁和双悬臂梁计算。

简支梁的计算跨径：取盖梁支承中心之间的距离和1.15倍盖梁的净跨径的较小者, 其中在计算盖梁的净跨径时，圆形截面柱可换算为边长等于0.8倍直径的方形截面柱2、当盖梁的刚度与柱的线刚度（EI / l）之比< 5时，按刚架计算二、荷载计算特点1、上部结构恒、活载通过支座以集中力形式作用与盖梁，位置固定、大小随车辆在横桥向的位置变化；2、对双柱式验算控制截面选取支点和跨中截面；计算跨中正弯矩时，应集中在中间对称布置荷载，横向分布系数采用杠杆法，由此算得的跨中弯矩最大；计算支点负弯矩时，应靠一侧非对称布载, 横向分布系数采用偏心压力法，由此算得的支点负弯矩最大．二、多柱式：盖梁按连续梁计算，计算跨径取支承中心的距离，活载按验算截面的影响线布置，横向分布系数采用杠杆法，计算悬臂部分负弯矩时采用偏心压力法．三、梁桥带支撑梁的轻型桥台计算利用上部结构及下部结构支撑梁作为桥台支撑使整个结构构成四铰框架结构。

1、台身可按上下铰接支撑的竖向简支梁承受水平压力；做跨中截面抗压和支点截面抗剪的截面强度验算。

2、桥台（包括基础）在横桥向作为一弹性地基梁在竖向荷载作用下的强度验算，用初始参数法求解地基中点的弯矩进行验算。

2-5轻型桥台：可绕基底重心向路堤方向产生一定的位移，路堤对台背和地基对基底均产生土的弹性抗力，外力由自重、台后填土的静止土压力和弹性土抗力以及地基土的弹性土抗力。

1.基本假设a.桥台只绕基底转动而无滑动。

b.桥台台后土压力由静止土压力和桥台变位所引起的土的弹性抗力之和计。

c.桥台本身弹性变形忽略不计。

第三章3-1刚性扩大基础一、特点：1.浅基础:埋深，不然土方量过大；计算简单．2.明挖基础：干旱施工条件，水中施工必须围堰；施工简单不需要太多的施工设备，可土法上马3.在墩台身底截面扩大，稳定性好，能承受较大荷载．4.刚性的圬工结构，本身不产生挠曲，不配筋．二、缺点1.自重大2.扩大基础面积受到限制.3.对地基强度要求较高.三、刚性扩大基础与柔性基础的定义基础的悬出部分相当于悬臂梁，将基础悬出段限制在一定范围以内或使基础圬工具有足够的截面，使材料的容许应力大于由于地基反力产生的弯曲拉应力和剪应力，保证悬出部分根部截面(a-a截面)不会出现裂缝，此为刚性扩大基础．否则在基础中配置足够的钢筋，这种由钢筋砼筑成的基础为柔性基础．（刚性扩大基础——圬工——不变形、柔性基础——配筋——容许有些变形）四、刚性扩大基础与柔性基础的区分刚性角：由材料性质决定控制悬出部分高宽之比，使之悬出部分满足材料的抗拉、抗剪强度（a-a 截面）的最大角度。

五、适用条件1.地基地质资料比较明确,有较好的持力土层,否则用桩基础或沉井基础；2.旱地上;3.在水中,便于围水造成干旱施工条件情况.3-2基础埋深考虑因素：确定基础的埋置深度时，必须综合考虑地基的地质、地形条件，河流的冲刷程度，当地的冻结深度，上部结构形式，以及保证持力层稳定所需的最小埋深和施工技术条件等因素。

（A 地质条件B 河流的冲刷条件C 地基土的冻胀性d.上部结构类型e.地形条件f. 保持持力层的最小埋置深度g.其他①相邻建筑的影响：②地下水的渗流，特别是当土质为粉、细砂时可能发生流砂现象；③施工④工期）3-3刚性扩大基础的验算 一、地基承载力的验算：基本公式 软弱下卧层：地基由多层土组成时，持力层以下存在容许承载力小于持力层容许承载力的土层时，这样的土层叫做软弱下卧层。

二、基底偏心距的验算在墩、台基础设计计算中，应使恒载产生的基底应力尽可能分布比较均匀，既基底最大压应力与最小压应力不要相差过大，否则会使基础产生不均匀沉降，导致整个墩台的倾斜，因此基底合力偏心距应加以限制。

三、基础的稳定性验算1、抗倾覆稳定性验算为了保证桥墩桥台不发生倾覆应使倾稳M M >，以抗倾覆稳定系数表示，既：][00K M M K ≥=倾稳2、抗滑动稳定性验算为了保证墩台基础不发生沿基底的滑动应使抗滑力大于滑动力，以抗滑稳定系数表示。

当 Kc < [Kc]时，既不满足抗滑动稳定条件时，采用如下措施：（1）换土法将基底以一层厚30～50㎝，f 值较大的土（如砂砾），换基底下f 小的土；（2）改基础底面为倾斜面（3）设防滑齿坎3、浮力的计算：当地基为透水性土层，稳定验算时：按设计水位考虑水浮力，基底应力验算时：不考虑浮力或按低水位考虑浮力。

当地基为不透水性土层：不考虑浮力四、基础沉降量验算(1) 地质条件复杂（含软弱下卧层），地层分布不均；(2) 相邻两孔跨径相差比较悬殊； (3) 对跨线、跨河通航河流的桥，为保证桥下净空高度需预留沉降量时；(4) 对上部结构为超静定结构的桥，沉降会对上部结构产生附加内力，一般均应验算；第四章 桩基础4.1一：桩基础：深基础，它将承台或盖梁的力传递给桩，然后通过桩再传给周围土和桩尖深层土，成为整体基础。