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1、2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 1 第十三章桥梁墩台 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 2 13 1桥梁墩台的构造和设计13 1 1引言定义 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 设在桥梁两端的称为桥台 设在中间的称为桥墩 桥墩的作用 1 承受上部结构的荷重 2 承受流水压力 水面以上的风力 3 承受冰荷载 船只 排筏或漂浮物的撞击力 桥台的作用 1 支承桥跨结构 2 衔接两岸接线路堤的构筑物 挡土护岸 承受台背填土及填土上车辆荷载所产生的附加侧压力 要求 桥梁墩 台不仅本身应具有足够的强度 刚度和稳定性 而且对地基的承载能力 沉降
2、量 地基与基础之间的摩阻力等也都提出一定的要求 以避免在这些荷载作用下有过大的水平位移 转动或者沉降发生 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 3 梁式桥桥墩 桥台位置示意图 梁式桥的桥墩 桥台位置示意 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 4 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重力式墩台和轻型墩台两大类 1 重力式墩 台 1 组成 墩 台 帽 墩 台 身和基础 2 特点 靠自身重量来平衡外力而保持其稳定 3 适用场合 地基良好的大 中型桥梁或流冰 漂浮物较多的河流中 及砂石料方便的地区的小桥 4 缺点 圬工体积较大 因而其自重和阻水面积也较大 2
3、011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 5 梁桥重力式墩 台 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 6 2 轻型墩 台 1 特点 利用钢筋混凝土结构的抗弯能力来减少圬工体积而使墩台轻型化 2 适用条件 地基条件不太好 且流冰 漂流物较多的河流 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 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 7 2011 07 南京工业大学土木工程学院
4、交通工程系 8 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 9 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 10 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 11 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 12 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 13 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 14 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 15 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 16 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 17 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 18 13
5、1 2梁式桥桥墩一 梁桥重力式桥墩又称实体桥墩 是实体的圬工墩 主要靠自身的重力来平衡外力 从而保证桥墩的强度和稳定性 1 墩帽 1 作用及要求 通过支座承托上部结构 并将荷载传到墩身上 墩帽本身应有足够的强度 墩帽采用强度等级为C20及以上的混凝土 并加配构造钢筋或采用钢筋混凝土 采用钢筋混凝土时 混凝土不低于C25 做成 2 平面尺寸 应满足桥跨结构支座布置的需要 并设有檐口 为了避免支座过于靠近墩身侧面的边缘 造成应力集中 提高混凝土的局部承压能力 并考虑施工误差及预留锚栓孔的要求 支座边缘到墩身边缘应满足规范规定的最小距离要求 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 19
6、墩帽构造尺寸 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 20 顺桥向的墩帽最小宽度b为 墩帽纵桥向宽度 小跨径桥梁不得小于80cm 中等跨径桥梁不得小于100cm 大跨径桥视上部构造类型而定 横桥向的墩帽最小宽度为 B 两侧主梁间距 支座横向宽度 2c1 2c2墩帽厚度 特大 大跨径桥梁不应小于50cm 中小跨径桥梁不应小于40cm 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 21 3 配筋 对于大 中跨径的桥梁 在墩帽内应设置构造钢筋 小跨径桥梁除在严寒地区外 可以不设置构造钢筋 钢筋直径一般为8 16mm 采用间距为15 25cm的网格布置 另外在支座支承垫板的局部范围内
7、设置1 2层钢筋网 其平面分布尺寸约为支承垫板面积的两倍 钢筋直径为8 12mm 网格间距为5 10cm 这样使支座传来很大的集中力能较均匀地分布到墩身上 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 22 4 垫石 在同一座桥墩上 当两座高度不相同时 就应在墩顶上设置支承垫石来调整 垫石的平面尺寸及钢筋配置 则要根据支座尺寸 支点反力和支承垫石下的砌体强度计算确定 5 在一些宽桥或者墩身较高的桥梁中 为了节省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的长度 做成悬臂式或托盘式桥墩 悬臂式墩帽采用C25以上混凝土 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 23
8、 墩帽钢筋构造 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 24 悬臂式和托盘式墩帽 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 25 2 墩身 1 顶宽 对小跨径桥不宜小于80cm 对中等跨径桥不宜小于100cm 对大跨径桥的墩身顶宽 视上部结构类型而 2 侧坡 一般采用20 1 30 1 小跨径桥的桥墩也可采用直坡 3 截面型式 圆形 圆端形 尖端形 矩形 菱形等 从水力特性和桥墩阻水来看 圆形 圆端形 尖端形及菱形较好 圆形截面对各方向的水流阻水和导流情况相同 适应于潮汐河流或流向不定的桥位 矩形桥墩的优点是较节省圬工体积 施工模板制作简单 其缺点是对水流的阻碍较大 适用
9、于无水处或静水河流 也可用作跨线及深谷高架桥墩 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 26 实体桥墩截面形式 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 27 4 墩身材料 混凝土 浆砌块石和料石 或混凝土预制块砌筑 石砌桥墩 适用于盛产石料地区 符合就地取材 降低造价的原则 但它多靠人力施工 施工速度缓慢 石砌桥墩应采用强度等级不低于MU30的石料 大中桥用M7 5以上砂浆砌筑 小桥涵用不低于M5砂浆砌筑 混凝土桥墩 便于机械化施工 多用C20以上混凝土浇筑 并可掺入不多于20 的片石 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 28 混凝土预制块桥墩 基础工程
10、与预制工作可平行作业 从而加快施工速度 并可节省模板 在具备吊装机具的工地可采用 预制块件的大小 随吊装机具的起重能力及运输条件而定 块件的型式 规格宜尽量少 以简化施工 预制块件用不低于C25混凝土制作 用M7 5或M5以上水泥砂浆砌筑 砌缝厚度不大于1 0cm 空心块件砌筑后 用低强度等级混凝土或小石子混凝土填塞 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 29 桥墩破冰棱体 混凝土墩身钢筋网 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 30 二 梁桥轻型桥墩 当地基土质条件较差时 为了减轻地基的负担 或减轻墩身重量 节约圬工材料 墩帽尺寸及构造由上部结构及其支座的尺寸等要
11、求来确定 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 31 1 钢筋混凝土薄壁桥墩适用性 适用于地基土软弱的地区优点 圬工体积小 结构轻巧 比重力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 缺点 当采用现浇混凝土时 需耗费一定数量的模板和钢筋 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 32 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 33 2 柱式桥墩 1 柱式桥墩由单根 两根或多根立柱与盖梁及承台组成 一般用C20 C30的钢筋混凝土制成 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 柱身的截面形式有圆形 方形 六角形等
12、墩柱横截面形式 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 34 单柱式桥墩 适用于水流与桥轴斜交角大于15 的桥梁 或河流急弯 流向不固定的桥梁 双柱式或多柱式墩 适用于水流与桥轴斜交角小于15 仅有较小的漂流物或轻微的流冰河流中 哑铃式桥墩 适用于有较多的漂流物或较严重的流冰河流上 当漂流物卡在两柱中间可能使桥梁发生危险时 或有特殊要求时 混合双柱式墩 适用于有较严重的漂流物或流冰的河流上 当墩身较高时 可把高水位以上的墩身做成双柱式 高水位以下部分做成实体式的 这样既减少了水上部分的圬工体积 也增加了抵抗漂流物的能力 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 35 单柱
13、式 哑铃式 双柱式 混和双柱式 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 36 2 盖梁 柱式桥墩采用能承受弯矩的盖梁来代替实体式桥墩上的墩帽 横截面形状 矩形或T形 或倒T形 底面形状有直线形和曲线形两种 宽度 依上部构造型式 支座间距和尺寸 同时加上支座边缘到盖梁边缘的最小距离拟定 也要满足抗震规范的有关规定 高度 0 8 1 2 倍梁宽长度 应大于上部构造两边梁 或边肋 间的距离 并应满足上部构造安装时的要求 悬臂端高度 不小于30cm 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 37 盖梁构造 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 38 2011 07
14、南京工业大学土木工程学院交通工程系 39 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 40 13 1 3梁式桥桥台一 梁桥重力式桥台形式 U字型桥台 埋置式桥台及八字型 一字型桥台等 1 U型桥台组成 由台帽 台身和基础三部分组成 适用条件 填土高度在8 10m以下或跨度稍大的桥梁 优点 构造简单 可以用混凝土或片 块石砌筑 缺点 桥台体积和自重较大 增加了对地基的要求 此外 桥台的两个侧墙之间填土容易积水 结冰后冻胀 使侧墙产生裂缝 所以宜用渗水性较好的土夯填 并做好台后排水措施 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 41 U形桥台 2011 07 南京工业大学土木工程
15、学院交通工程系 42 1 台帽 台帽顶面只设单排支座 在另一侧则要砌筑挡住路堤填土的矮锥墙 或称背墙 背墙的顶宽不宜小于50cm 背墙一般做成垂直的 并与两侧侧墙连接 如果台身放坡时 则在靠路堤一侧的坡度与台身一致 在台帽放置支座部分的构造尺寸 钢筋配置及混凝土强度等级 可按相应的墩帽构造进行设计 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 43 2 台身 台身由前墙和侧墙构成 前墙背坡一般采用5 1 8 1的斜坡 前坡为10 1或直立 侧墙与前墙结合成一体 兼有挡土墙和支撑墙的作用 侧墙正面一般是直立的 其长度视桥台高度和锥坡坡度而定 前墙的下缘一般与锥坡下缘相齐 侧墙尾端 应有不小
16、于0 75m的长度伸入路堤内 以保证与路堤有良好的衔接 台身的宽度通常与路基的宽度相同 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 44 两个侧墙之间应填以渗透性较好的土壤 为了排除桥台前墙后面的积水 应于侧墙间在略高于高水位的平面上铺一层向路堤方向设有斜坡的夯实粘土作为不透水层 并在粘土层上再铺一层碎石 将积水引向设于台后横穿路堤的盲沟内 桥台两侧的锥坡坡度 一般由纵向为1 1逐渐变至横向为1 1 5 以便和路堤的边坡一致 锥坡的平面形状为1 4的椭圆 锥坡用土夯实而成 其表面用片石砌筑 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 45 U形桥台尺寸图 2011 07 南京工业大学土木工程学院交通工程系 46 2 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 台身多用片石混凝土或浆砌块石砌筑 台帽悬臂部分及耳墙则为钢筋混凝土 这类型式桥台圬工较省 并可改善水流条件 适用于河滩宽浅 地质良好 河床稳定的多孔桥 台高一般为4 10m 对于较高的桥台 台墙可做成分离式的钢筋混凝土柱 墙 并注意溜坡铺砌及坡脚防护 2011 07 南京工业大学土
