第五篇 桥梁墩台,第一章 桥梁墩台的构造与设计 第一节 概述 第二节 桥墩 第三节 桥台 第二章 梁桥墩台计算 第一节 梁桥墩台上的作用及其效应组合 第二节 重力式墩台的计算 第三节 桩柱式墩台的计算要点 第四节 柔性墩的计算 第五节 设有支撑梁的轻型桥台的计算 第六节 桥台计算举例 第三章 拱桥墩台计算 第一节 拱桥墩台上的作用及其效应组合 第二节 拱桥轻型桥台的计算特点,第一章 桥梁墩台的构造与设计,第一节 概 述 桥梁墩(台)是桥梁结构的重要组成部分，它主要由墩(台)帽、墩(台)身和基础三部分组合而成(图5-1-1) 桥梁墩、台的主要作用是承受上部结构传来的荷载，并通过基础又将此荷载及本身自重传递到地基上NEXT,BACK,第二节 桥 墩,一、重力式桥墩 重力式桥墩是靠自身重量来平衡外部作用、保持其稳定，用天然石或片石混凝土砌筑它适用于承受作用值较大的大、中型桥梁或流冰、漂浮物较多的河流中在砂石方便的地区，小桥也往往采用它其缺点是圬工材料数量大、自重大，因而要求地基承载力高此外，阻水面积也较大 (一)梁桥重力式桥墩 1.墩帽 墩帽是桥墩顶端的传力部分，它通过支座承托着上部结构，并将相邻两孔桥上的恒载和活载传到墩身上，应力较集中。
因此，墩帽的强度要求较高，一般采用C20以上的混凝土或钢筋混凝土做成墩帽平面尺寸的合理确定，将直接影响着墩身的平面尺寸和材料的选用2.墩身 墩身是桥墩的主体常用C15或大于C15的片石混凝土浇筑，或用浆砌块石或料石，也可用混凝土预制砌筑重力式桥墩墩身的顶宽：对于小跨径桥不宜小于80cm；对中跨径桥不宜小于100cm；对大跨径桥的墩身顶宽，视上部构造类型而定侧坡一般采用20∶1～30∶1，小跨径桥的桥墩也可采用直坡空心桥墩在构造尺寸上应符合下列规定： (1)墩身最小壁厚，对于钢筋混凝土不宜小于30cm，对于混凝土不宜小于50cm (2)墩身内应设横隔板或纵、横隔板，以加强墩壁的局部稳定 (3)墩身周围应设置适当的通风孔或泄水孔，孔的直径不小于20cm；墩顶实体段以下应设置带门的进入洞或相应的检查设备 空心桥墩抵抗碰撞的能力较差因此，在通航、有流筏、流冰以及流速大并带有撞击磨损物质的河流上，不宜采用3.基础 基础是介于墩身与地基之间的传力结构基础的种类很多，这里仅简要介绍设置在天然地基上的刚性扩大基础它一般采用C15以上的片石混凝土或用浆砌块石筑成基础的平面尺寸较墩身底截面尺寸略大，四周放大的尺寸对每边约为0.25～0.75m。
基础可以做成单层的，也可以做2—3层台阶式的台阶或襟边的宽度与它的高度应有一定的比例，通常其宽度控制在刚性角以内 为了保持美观和结构不受碰损，基础顶面一般应设置在最低水位以下不少于0.5m；在季节性流水河流或旱地上，则不宜高出地面另外，为了保证持力层的稳定性和不受扰动，基础的埋置深度，除岩石地基外，应在天然地面或河底以下不少于1m；如有冲刷，基底埋深应在设计洪水位冲刷线以下不少于1m；对于上部结构为超静定结构的桥涵基础，除了非冻胀土外，均应将基底埋于冻结线以下不小于0.25m二)拱桥重力式桥墩 拱桥是一种推力结构，拱圈传递给桥墩上的力，除了垂直力以外，还有较大的水平推力，这是与梁桥的最大不同之处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两种 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(图5-1-10a～c)，单向推力墩则要做得厚实一些(图5-1-10d、e) 其次，拱桥与梁桥重力式桥墩相比，拱桥桥墩以下部分在构造上还有不同之处： 1.拱座(见图5-1-11)； 2.拱座的位置(见图5-1-12) ； 3.墩顶以上构造(见图5-1-10) ；,NEXT,BACK,BACK,二、轻型桥墩 (一)梁桥轻型桥墩 1.钢筋混凝土薄壁桥墩(见图5-1-13)； 2.柱式桥墩(见图5-1-14)； 3.柔性排架桩墩(见图5-1-15)； (二)拱桥轻型桥墩(见图5-1-16)； 桩柱式桥墩； 轻型的单向推力墩形式(见图5-1-17)； 1.带三角杆件的单向推力墩 2.悬臂式单向推力墩,BACK,BACK,BACK,BACK,第三节 桥 台,一、重力式桥台 U型桥台的各部分构造见图5-1-18。
(一)台帽 (二)台身 二、轻型桥台 轻型桥台适用于小跨径桥梁，桥跨孔数与轻型桥墩配合使用时不宜超过三个，单孔跨径不大于13m，多孔全长不宜大于20m 常用的型式有八字型和一字型两种，为了节省圬工材料，也可做带耳墙的轻型桥台（图5-1-21）八字型的八字墙与台身是设断缝分开的；一字型桥台的翼墙是与台身连成一整体；带耳墙的桥台由台身、耳墙和边柱三部分组成NEXT,BACK,BACK,轻型桥台的主要特点是： (1)利用上部构造及下部的支撑梁作为桥台的支撑，以防止桥台向跨中移动； (2)整个构造物成为四铰刚构系统； (3)除台身按上下铰接支承的简支竖梁承受水平土压力外，桥台还应作为弹性地基上的梁加以验算三、埋置式桥台 埋置式桥台（图5-1-25）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，减少恒载产生的偏心距，但应注意后倾斜度要适当 埋置式桥台的缺点是：由于护坡伸入到桥孔，压缩了河道，或者为了不压缩河道，就要适当增加桥长 四、框架式桥台 框架式桥台是一种配合桩基础的轻型桥台，适用于地基承载力较低，台身高大于4m，跨径大于10m的桥梁NEXT,BACK,BACK,五、组合桥台 (一)锚定(拉)板式桥台(见图5-1-28)； (二)过梁式和框架式组合桥台(见图5-1-29) ； (三)桥台一挡土墙组合桥台(见图5-1-30) ； (四)后座式组合桥台(见图5-1-31) ；,BACK,BACK,BACK,BACK,第二章 梁桥墩台计算,第一节 梁桥墩台上的作用及其效应组合 一、作用 梁桥墩台上的永久作用有结构重力、土的重力和土侧压力、混凝土收缩及徐变的作用、水的浮力；可变作用有汽车荷载、汽车冲击力、离心力、汽车引起的土侧压力、人群荷载、风荷载、汽车制动力、流水压力、冰压力、支座摩擦力，在超静定结构中尚需考虑温度作用；偶然作用有船舶或漂流物撞击作用，施工荷载和地震作用。
二、作用效应组合 在桥墩计算中，可能出现的作用效应组合有： 1.桥墩在顺桥向承受最大竖向荷载的组合； 2.桥墩在顺桥向承受最大水平荷载的组合； 3.桥墩承受最大横桥方向的偏心距、最大竖向荷载的组合； 4.桥墩在施工阶段的作用效应组合； 5.需要进行地震力验算的桥墩，要有偶然组合 桥台的作用效应组合也和桥墩一样，根据可能出现的作用按《桥规》规定进行作用效应组合由于活载可以布置在桥跨结构上，也可布置在台后，因此在确定最不利效应组合时，通常按活载满布桥跨(图5-2-3a)，桥上无活载而在台后布置活载(图5-2-3b)和在桥上、台后同时布置活载(图5-2-3c)等几种不利情况，分别进行组合和验算NEXT,BACK,第二节 重力式墩台的验算,重力式墩台的验算包括截面强度验算、墩台整体稳定性验算、基底应力和偏心距验算等对于高度超过20m的墩台还要验算墩台顶的弹性水平位移 一、截面强度验算 (一)选取验算截面 (二)验算截面的内力计算,（5-2-1）,(三)按轴心或偏心受压验算墩身各验算截面的强度 验算强度时，可按下式计算：,（5-2-2）,(四)截面偏心距验算,二、墩台的稳定验算 (一)弯曲平面内纵向稳定验算 墩台为偏心受压构件，其在弯曲平面内纵向稳定性可按 式(3-3-55)验算，其中Nj为按式(3-3-49)等号左边计算的 竖向力。
按《桥规》规定，偏心受压构件除按式(3-3-55)验算 弯曲平面内的纵向稳定外，尚按中心受压验算非弯曲平面 内的稳定 (二)墩台整体稳定验算 1.抗倾稳定验算,（5-2-3）,2.抗滑稳定验算,（5-2-4）,三、基底应力和偏心距验算 (一)基底应力验算 当设置在基岩上的桥墩基底的合力偏心距超出核心半径ρ时，其基底的的一边将会出现拉应力，由于不考虑基底承受拉应力，故需按基底应力重分布重新验算基底最大压应力，其验算公式如下：,（5-2-5）,（5-2-6）,（5-2-7）,第三节 桩柱式墩台的计算要点,一、盖梁(帽梁)计算 (一)计算图式； 桩柱式墩台通常采用钢筋混凝土构件在构造上，桩柱的钢筋伸入到盖梁内，与盖梁的钢筋绑扎成整体，因此盖梁与桩柱呈刚架结构双柱式墩台，当盖梁的刚度与桩柱的刚度比大于5时，为简化计算可以忽略桩柱对盖梁的弹性约束，一般可按简支梁或悬臂梁进行计算和配筋，多根桩柱的盖梁可按连续梁计算当跨高比l/h＞5时，可按钢筋混凝土一般构件计算此处l为盖梁的计算跨径，h为盖梁的高度当刚度比小于5时，或桥墩承受较大横向力时，盖梁应作为横向刚架的一部分予以验算,(二)外力计算 外力包括上部结构恒载支点反力、盖梁自重和活载。
活载的布置要使各种效应组合为桥上最不利情况，求出支点最大反力作为盖梁的活载活载的横向分布计算，当活载对称布置时，按杠杆法计算；当活载非对称布置时，可考虑按刚接梁法(或偏心压力法或“G-M”法)计算在盖梁内力计算时，可考虑桩柱支承宽度对削减负弯矩尖峰的影响 盖梁在施工过程中，荷载的不对称性很大，各截面将产生较大的内力，因此要根据当时的架桥施工方案，对各截面的受弯、受剪进行验算三)内力计算 公路桥桩柱式墩台的帽梁通常采用双悬臂式，计算时的 控制截面选取支点和跨中截面在计算支点负弯矩时，采用 非对称布置活载与恒载的反力；在计算跨中正弯矩时，采用 对称布置活载与恒载的反力桥墩沿纵向的水平力以及当盖 梁在沿桥纵向设置两排支座时，上部结构活载的偏心力对盖 梁将产生扭矩，应予以计入 桥台的盖梁计算，一般可不考虑背墙与盖梁共同受力， 此时背墙仅起挡土墙作用必要时也可考虑背墙与盖梁的共 同受力，盖梁按L形截面计算桥台耳墙视为单悬臂固端梁， 水平方向承受土压力及活载水平压力四)配筋验算 工程实践中常采用钢筋混凝土盖梁，其配筋验算方法与钢筋混凝土梁配筋类同，即根据弯矩包络图配置受弯钢筋，根据剪力包络图配置弯起钢筋和箍筋。
在配筋时，还应计算各控制截面扭矩所需要的箍筋及纵向钢筋 当采用预应力混凝土盖梁时，预应力钢筋及普通钢筋的配置同预应力混凝土梁二、墩台桩柱的计算 (一)外力计算： 桥墩桩柱的外力有上部结构恒载与盖梁的恒载反力以及 桩柱自重；活载按车辆荷载布置，得到最不利效应组合桥 墩的水平力有支座摩阻力和汽车制动力等 桥台柱柱(包括双片墙式台身)除上述各力之外还有台后 土侧压力、活载引起的水平土压力及溜坡主动土压力等土 侧压力的计算宽度及溜坡主动土压力的计算方法见《桥规》 中有关规定,(二)内力计算 桩柱式墩台按桩基础有关内容计算桩柱的内力和桩的入土深度对于单柱式墩，计算弯矩应考虑两个方向弯矩的合力，纵、横方向弯矩合力值为： 计算墙式台身内力时，应按盖梁底面、墙身中部、墙身底面、承台底面等分别进行内力计算和应力验算 (三)配筋验算： 在最不利的效应组合之后，先配筋、再验算，验算方法按钢筋混凝土偏心受压构件计算第四节 柔性墩的计算,柔性墩是由钢筋混凝土柔性排架桩墩、梁和刚性墩台组成的一联或多联的多孔连续铰接刚架体系，在纵向水平力作用下，一联的各柔性墩台顶具有相同的水平位移为了简化计算，可把双固定支座布置的柔性墩视为下端固结，上端有水平约束的铰接支承的超静定梁，如图5-2-6a。
在柔性墩的顶端已知桥跨结构作用的竖向力N和墩顶偏心弯矩M，墩顶位移Δi也可预先求出，则反力的未知数有下端的三个值和墩顶的水平反力，为一次超静定将墩顶水平反力作为多余未知力求解，即可计算下端固结点和墩身的弯矩、剪力，根据各墩的最不利组合进行桩墩的配筋和验算NEXT,BACK,NEXT,(一)基本假定。