桥梁基础知识

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桥涵基础及水文计算
黑龙江省公路桥梁勘测设计院有限公司 二〇一七年九月· 哈尔滨
桥涵设计
1、基础知识 2、外业调查
4、制图标准 3、内业
一:基础知识
桥梁是跨越障碍物(河流、沟谷、 其他道路、铁路等)的结构物。
一:基础知识
桥梁的组成
传统的说法:
桥梁主要由桥跨结构、墩台、基础、附属工程等部分组 成……。 随着大型桥梁的增多、结构先进性和复杂性的增强、对桥 梁使用品质的要求越来越高,传统提法的局限性逐渐显 露。
4、水文计算:
(1)汇水面积: A. 按规定绘制沿线水系图。核实低洼内涝内、分(滞)洪区的分布及主 要水利工程位置和形式。 B. 从地形图上量绘沿线各汇水区面积、长度、宽度、坡度等特征值及主 要水利工程控制的汇水面积。 (2)河段调查: A. 调查河道平面形状及形态,核对与地形图有无出入。 B. 调查支流、分流、滑坡、塌岸等现象。 C. 调查河床冲淤变化,河岸稳定程度。上游泥沙来源,历史上淤积高度 和下切深度。 D. 调查水流泛滥宽度、根据河床形态、泥沙组成、植被情况,确定河床 、河滩各部分洪水糙率。
初步认识力学分析与计算 对材料的力学特性的分析与计算 受力计算及方法 自由度分析
桥梁工程
结构受力计算及方法 主要承重构件的受力分析 水文计算 水头损失 层流 紊流
结构分析
水力学
流量、流速、冲刷计算
3、桥涵软件
上部计算 目 前 常 用 计 算 软 件
桥梁博士 Midas civil
下部计算
桥梁通 桥友
构物。
2)支座系统。支承上部结构并传递荷载于桥梁墩台上,它应保证上部结构预计的在荷载、
温度变化或其他因素作用下的位移功能。
3)桥墩。是在河中或岸上支承两侧桥跨上部结构的建筑物。 4)桥台。设在桥的两端;一端与路堤相接,并防止路堤滑塌;另一端则支承桥跨上部结构
的端部。为保护桥台和路堤填土,桥台两侧常做一些防护工程。
3、原有桥涵调查:
目的:原有构造物是否满足设计使用要求。 方法: (1)调查旧桥涵过水能力,孔径、高度,基础有无冲刷,冲刷深度。 (2)对原有结构物进行水文验算,结构安全验算。 (3)原有桥涵细部测量:中心桩号,角度,桥台背墙前缘桩号,中线左右桥宽, 桥净宽,护拦、人行道宽度。桥面标高、基础顶面、墩台盖梁顶面标高。 (4)如果没有竣工图,还要进行结构细部尺寸测量。 (5)结构使用状态调查:按《公路桥涵养护规范》JTG H11—2011要求内容进行 调查,并进行桥梁使用状态评定。
一:基础知识
翼墙
翼墙
耳墙 耳墙
一:基础知识
2 锥坡、护坡
定义: 锥坡:指在桥梁或涵洞与路堤衔接处,为保 持路堤稳定而在桥梁两端或洞口两端构 筑的锥形填土及其表面的石砌防护体。 护坡:指桥台前面为防止土体滑落而构筑 的土体及其表面的石砌防护体。
一:基础知识
锥坡
锥坡
护坡 护坡 锥坡
一:基础知识
3 桥台及基础
现在的提法:
桥梁由"五大部件"与"五小部件"组成。
一:基础知识
所谓“五大部件”是指—— 桥梁承受汽车或其他运输车辆荷载的桥跨上部结构与下部 结构,它们必须通过承受荷载的计算与分析,是桥梁结 构安全性的保证。 五大部件:
1)桥跨结构(或称桥孔结构、上部结构)。路线遇到障碍(如江河、山谷或其他路线等)的结
5)墩台基础。是保证桥梁墩台安全并将荷载传至地基的结构。基础工程在整个桥梁工程施
工中是比较困难的部分,而且常常需要在水中施工,因而遇到的问题也很复杂。
◎前两个部件是桥跨上部结构,后三个部件是桥跨下部结构。
一:基础知识
所谓“五小部件”—— 是直接与桥梁服务功能有关的部件,过去总称为桥面 构造。 五小部件:
整体。
一:基础知识
一:基础知识
盖梁施工
一:基础知识
一:基础知识
桥梁分类 特大桥 大 中 小 涵 桥 桥 桥 洞
多孔跨径总长 L(m) L≥1000 100≤L<1000 30<L<100 8≤L≤30 -
单孔跨径 Lk(m) Lk≥150 40≤Lk<150 20≤Lk<40 5≤Lk<20 Lk<5
1990 1-Φ1.0 钢筋混凝土圆管涵
管节破损严重,错节现象严重。 路基塌陷,洞口已被淤泥堵死。 建议拆除新建。
2、外业资料收集
(1) 向气象局收集每年汛期的各月最大风速和风向、每年年最大风速和风 向;历年最高、最低日平均气温,历年最高、最低月平均气温,历年 极端最高、最低气温;每年年降水量、降雪量、最大24小时降水量, 最大三日降水量、土壤冻深等资料。 (2) 向国土资源局收集地质、地震、建筑材料等资料。收集不良地质的分 布和规模,以及土壤类型、地形、地貌、植被情况等特征资料。 (3) 向水利局收集流域水系分布图,防洪规划设计、河堤设计文件、河道 安全泄洪量及相应水位等资料。调查河道整治方案及实施时间。农灌 (包括水库、水渠、水闸)规划设计。 (4) 向水文站收集测流断面位置、实测流量、流速、断面面积资料、每年 最大流量值系列、河床、河滩糙率、洪水坡度、水位-流量 、水位-面积 关系曲线。有关气象、降雨资料。收集河段历年变迁的水文站有关实 测资料。 (5) 沿线如有铁路、公路,则应向有关管理、养护部门调查既有桥涵建筑 物的历史档案或图纸及使用情况。根据旧桥过水断面、桥前(下)水 深、冲刷情况,初步判断旧桥孔径是否合适。
一:基础知识
结构示意图
护栏
一:基础知识
台帽 盖梁
挡块
墩柱
桥台侧 墙
一:基础知识
挡块 小箱梁 墩柱 盖梁
一:基础知识
支座垫石
支座
薄壁台台身
桥台台帽
一:基础知识
1 翼墙、耳墙
定义: 翼墙:指桥台前墙两端或涵洞口两侧设置 的挡土墙,涵洞的翼墙还起导流作用。
耳墙:指埋置式桥台或桩柱式桥台,与台 帽梁(盖梁)连结成一体的小型挡土墙。
卵石(12mm)
1.8m
5m
河道顺直,流速较慢,无流冰现象, 河床多为细沙及卵石,河床稳定。 30m
砌石需外运,其他建筑材料 充裕,建议采用钢混结构 3-13m,空心板梁 肋板台、柱式墩,桩基础
1、桥涵外业调查记录
H1
新 建 涵 洞 调 查 记 录
人工渠 腐殖土
K0+100 90 30%
卵石(12mm)
一:基础知识
一:基础知识
桩头混凝土取样
一:基础知识
பைடு நூலகம்
承台基础施工
承台基础垫层
一:基础知识
承台钢筋绑架
一:基础知识
一:基础知识
承台钢筋成型支模
一:基础知识
混凝土振捣
一:基础知识
承台浇筑完成养护
一:基础知识
承台拆模
桥墩施工
系梁位于墩柱上,是改善柱子及桩受力的结构,使桩或墩的整体刚度加 强。一般为条状,连接同墩号两根桩,使两根桩或柱子连成共同受力的
4、水文计算:
(5)流量计算
小桥涵: A、根据流量观测资料推算设计流量 B、地区性经验公式 C、暴雨推理法 D、径流形成法 E、形态调查法 F、直接类比法 G、省院编写的经验公式
大中桥:
A、采用暴雨推理法 B、水文观测站历年流量计算 C、利用全国水文分区经验公式确定设计流量(观测资料特别的少)
4、水文计算:
定义: 桥台:是指桥梁两端与路堤衔接的支承上 部结构并承受台后土压力的构造物。 基础:扩大基础 桩基础 沉井基础
一:基础知识
台前护 坡
桩基础
一:基础知识
4 桥墩及基础
定义: 桥墩:指支承桥梁上部结构而不承受土体 侧压力的构造物。 基础:扩大基础 桩基础 沉井基础
一:基础知识
一:基础知识
钻孔灌注桩 是指采用不同的钻孔方法,在土 中形成一定直径的井孔,达到设计标高 后,将钢筋骨架(笼)吊入井孔中,灌 注混凝土形成的桩基础。
1.8m
0.5m
河道顺直,流速较慢,无流冰现象, 河床多为细沙及卵石,河床稳定。 1.5m 0.5m 156
155.5
砌石需外运,其他建筑材料 充裕,建议采用钢混结构 1-2×1m钢筋混凝土箱涵
1、桥涵外业调查记录
Q2
K0+100
90 6 6 35.04
原 有 桥 梁 调 查 记 录
XXX河 1990 3-10 钢筋混凝土空心板
水文计算
桥位设计计算系统(黑龙江版)
二、桥涵外业工作 1、桥涵外业调查记录 (1)、对于旧路上原有结构物,需要填写以下2个本子。
(2)、对于新建道路,需要填写“小桥涵原始资料记录簿”。
小桥涵记录本
原有桥涵记录本
1、桥涵外业调查记录
Q1
新 建 桥 梁 调 查 记 录
XXX河 腐殖土
K0+100 90 30%
上承式
中承式
中承式
中承式
下承式
下承式
梁式桥
一:基础知识
刚架桥
悬索桥
组合体系
一:基础知识 明石海峡大桥 日本
法国塔恩河河谷的云雾从米约高架桥下穿过
一:基础知识
米约大桥的设计非常精巧, 让人无法置信的精巧,有一种 蝴蝶般优雅细致的感觉
赵州桥
2、桥涵基础知识
理论力学 材料力学 基 础 知 识 结构力学
一:基础知识
一:基础知识
制作、埋设护筒
一:基础知识
埋 设 护 筒
一:基础知识
正反循环成孔,现在是在护筒上拉十字线,是使钻机的钻头对准桩的中心线,等钻机 对准后往护筒里放水,采用泥浆护壁进行钻孔
一:基础知识
一:基础知识
钢 筋 笼 制 作 1
一:基础知识
一:基础知识
起吊
一:基础知识
对准孔位
柱式墩,桩基础
薄壁台,桩基础 60 11
桥梁主梁破损严重,梁底出现横纵 裂缝最大缝宽达2mm,梁底存在多 处漏筋,钢筋腐蚀严重。 下部保存完好,因修建年代较早, 荷载等级无法满足现有标准要求, 建议拆除新建。
1、桥涵外业调查记录
H2
K0+100
跨渠 90 7.5 7 14.5
原 有 涵 洞 调 查 记 录
C. 同一次洪水应调查 3 个以上较可靠的洪痕点,作出标志,记录洪痕指 定人的姓名、职业、年龄和叙述内容。根据指定的洪痕标志物情况, 指定人对洪水记忆程度,综合分析、判断洪痕点的可靠性。填写洪水 调查表。
4、水文计算:
(4)水文断面测绘——形态断面测量
A、形态断面首先选在比较规则的顺直河段上,宜与流向垂直。其次断面选在洪 痕分布较多、河岸稳定、冲淤不大、泛滥宽度较小、无死水和回流的位置。 B、形态断面应在桥位上、下游各测绘一个;对河面不宽的中桥,可只测绘一个; 当桥位断面符合水文断面条件时,桥位断面可作为水文断面。 C、横向范围:平面宽滩河流测至历史最高洪水泛滥线以外50m。 D、绘制内容:应标出河床地面线、植被和地质情况、糙率特征水位等。 E、纵向范围:水文断面下游长度不小于1倍河道泛滥宽度,水文断面上游2倍泛滥 宽度。无洪痕点时,可用常水位或河道纵断经修正代替。 F、测绘内容:河床比降线、测时水面比降线、历次洪水比降线、水文断面及桥位 断面位置。
(6)设计水位计算 推算设计流量对应的水位线高程即为设计水位高程 Cv 为 均 方 差 与 均 值 比 值
查皮尔逊III曲线kp值 cs=3.5cv cs偏差系数 cv变差系数 p130
4、水文计算:
(7)桥孔长度计算
A、开阔、顺直微弯、及滩、槽可分的不稳定河段:
4、水文计算:
(3)洪水位调查: A. 收集的历史洪水资料,在河段两岸调查洪水发生的时间、洪痕位置、 涨落过程、主流方向,调查有无漫流、分流及受人工建筑物的影响, 调查河床断面冲淤变化情况。 B. 洪水调查的河段宜选择两岸有较多洪痕点,水流顺直稳定,无回流、 分洪及人工建筑物影响,并宜靠近水文断面。
1)桥面铺装(或称行车道铺装)。 铺装的平整、耐磨性、不翘曲、不渗水是保证行车舒适的关键。特别是 在钢箱梁上铺设沥青路面时,其技术要求甚严。 2)排水防水系统。应能迅速排除桥面积水,并使渗水的可能性降至最小限 度。城市桥梁排水系统应保证桥下无滴水和结构上无漏水现象。 3)栏杆(或防撞栏杆)。它既是保证安全的构造措施,又是有利于观赏的 最佳装饰件。 4)伸缩缝。桥跨上部结构之间或桥跨上部结构与桥台端墙之间所设的缝隙 ,以保证结构在各种因素作用下的变位。为使行车顺适、不颠簸,桥面 上要设置伸缩缝构造。 5)灯光照明。现代城市中,大跨桥梁通常是一个城市的标志性建筑,大多装 置了灯光照明系统,构成了城市夜景的重要组成部分。
一:基础知识
钢筋笼安放就位
一:基础知识
水下混凝土灌注过程
浇注水下混凝土不能将混凝土直接倾倒于水中。因为当混凝土直 接与水接触穿过水层时,骨料和水泥很快将产生分离,骨料很快沉入 水底,而水泥在较长时间内呼吁悬浮状态,当其下沉时,已凝结硬化。 因此水下混凝土的浇注,必须在与周围环境水隔离的条件下进行。水 下混凝土浇筑的方法很多。最常用的是导管法。
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