《桥梁墩台定稿》PPT课件

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1、桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台1第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台第一章第一章 桥梁墩台的设计和构造桥梁墩台的设计和构造 第二章第二章 桥梁墩台计算桥梁墩台计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台2第一章第一章 桥梁墩台的设计和构造桥梁墩台的设计和构造第一节第一节 概概 述述桥梁墩（台）主要由墩（台）帽、墩（台）身和基础三部分组成（图桥梁墩（台）主要由墩（台）帽、墩（台）身和基础三部分组成（图5-1-15-1-1）。）。梁的自重及梁所承受的荷载，通梁的自重及梁所承受的荷载，通过桥台

2、、桥墩传给地基。过桥台、桥墩传给地基。第一章 第一节 概述桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台3 近年来，国内外的城市桥梁中，涌现出丰富多彩的构造形式，这近年来，国内外的城市桥梁中，涌现出丰富多彩的构造形式，这些有：（些有：（1 1）单柱式墩单柱式墩（图（图5-1-2a5-1-2a），其截面可以是圆形、矩形、多），其截面可以是圆形、矩形、多角形等，这种桥墩的外貌轻盈，视空开阔，造价经济；（角形等，这种桥墩的外貌轻盈，视空开阔，造价经济；（2 2）多柱式多柱式墩墩（图（图5-1-2b5-1-2b），其柱顶各自直接支撑上部结构的箱梁底板，柱间

3、），其柱顶各自直接支撑上部结构的箱梁底板，柱间不设横系梁，显得挺拔有力，干净利落；（不设横系梁，显得挺拔有力，干净利落；（3 3）矩形薄壁墩矩形薄壁墩（图（图5-1-5-1-2d2d，e e），这种墩常将表面作成纹理（竖向或横向纹理），从而收到），这种墩常将表面作成纹理（竖向或横向纹理），从而收到美观的效果；（美观的效果；（4 4）双叉形双叉形（图（图5-1-2g5-1-2g）和四叉形（图）和四叉形（图5-1-2h5-1-2h）；）；（5 5）T T形、形、V V形形和和X X形形（图（图5-1-2c5-1-2c、f f、i i）等，这些型式除满足结构）等，这些型式除满足结构受力的要求外，都是

4、为了达到造型美观的目的。受力的要求外，都是为了达到造型美观的目的。 公路桥梁上常用的墩、台形式大体上可以归纳为两大类：公路桥梁上常用的墩、台形式大体上可以归纳为两大类：梁桥墩梁桥墩台台和和拱桥墩台拱桥墩台。第一章 第一节 概述桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台4图图 5-1-2 5-1-2 各种轻型桥墩形式各种轻型桥墩形式第一章 第一节 概述桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台5第二节第二节 梁梁 桥桥 墩墩 台台梁桥墩台从总体上可分为两种：梁桥墩台从总体上可分为两种：一种是一种是

5、重力式墩台重力式墩台。这类墩、台的主要特点是靠自身重量来平衡外力。这类墩、台的主要特点是靠自身重量来平衡外力而保持其稳定。因此，墩身、台身比较厚实，可以不用钢筋，而用天而保持其稳定。因此，墩身、台身比较厚实，可以不用钢筋，而用天然石材或片石混凝土砌筑。它适用于地基良好的大、中型桥梁，或流然石材或片石混凝土砌筑。它适用于地基良好的大、中型桥梁，或流冰、漂浮物较多的河流中。在砂石料方便的地区，小桥也往往采用重冰、漂浮物较多的河流中。在砂石料方便的地区，小桥也往往采用重力式墩、台。其主要缺点是圬工体积较大，因而其自重和阻水面积也力式墩、台。其主要缺点是圬工体积较大，因而其自重和阻水面积也较大。较大。

6、另一种是另一种是轻型墩台轻型墩台。一般说来，这类墩台的刚度小，受力后允许在一。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筋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筋混凝土为主，但也有一些轻型墩台，通过验算后可以用石料砌筑。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。第一章 第二节 梁桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台6一、梁桥桥墩一、梁桥桥墩桥墩按其构造可分为桥墩按其构造可分为实体桥墩实体桥墩、空心桥墩空心桥墩、柱式排架桩墩柱式排架桩墩、柔性

7、墩柔性墩和和框架墩框架墩等五种类型。按墩身横截面形状可分为等五种类型。按墩身横截面形状可分为矩形矩形、圆形圆形、圆端形圆端形、尖端形尖端形和各种和各种空心墩空心墩，如图，如图5-1-35-1-3所示。所示。（一）实体桥墩（一）实体桥墩实体桥墩是由一个实体桥墩是由一个实体实体结构组成。按其截面尺寸和桥墩重量的不同又结构组成。按其截面尺寸和桥墩重量的不同又可分为可分为实体重力式桥墩实体重力式桥墩( (图图5-1-5)5-1-5)和和实体薄壁式桥墩实体薄壁式桥墩（墙式桥墩）（墙式桥墩）（图（图5-1-65-1-6）。它们由）。它们由墩帽墩帽、墩身墩身和和基础基础构成。构成。第一章 第二节 梁桥墩台桥

8、梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台7图图 5-1-5 5-1-5 实体重力式桥墩实体重力式桥墩 图图 5-1-6 5-1-6 实体薄壁桥墩实体薄壁桥墩第一章 第二节 梁桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台81. 1. 顺桥向墩帽最小宽度顺桥向墩帽最小宽度b b(1) (1) 双排支座双排支座如图如图5-1-75-1-7所示，所示，b b为：为：式中：式中：f f相邻两跨支座间的中心距；相邻两跨支座间的中心距； e e0 0伸缩缝宽，中小桥为伸缩缝宽，中小桥为2cm2cm5cm5

9、cm；大；大跨径桥梁可按温度变化及施工放样、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；温安装构件可能出现的误差等决定；温度变化引起的变位为：度变化引起的变位为：第一章 第二节 梁桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台9其中：其中：l l桥跨的计算长度（因桥梁的分孔、联长、固定支座与活动支桥跨的计算长度（因桥梁的分孔、联长、固定支座与活动支座布置不同而不同）；座布置不同而不同）；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度计算决定；浇筑完成时

10、的温度计算决定；材料的线膨胀系数，钢筋混凝土构造物为；材料的线膨胀系数，钢筋混凝土构造物为；、桥跨结构过支座中心线的长度；桥跨结构过支座中心线的长度；a a、 桥跨结构支座顺桥向宽度；桥跨结构支座顺桥向宽度；c c1 1顺桥向支座边缘至墩身边缘的最小距离，见表顺桥向支座边缘至墩身边缘的最小距离，见表5-1-15-1-1及图及图5-1-85-1-8；c c2 2檐口宽度，檐口宽度，5cm5cm10cm10cm。第一章 第二节 梁桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台10（2 2）单排支座）单排支座当墩上仅有一排支座时（如连续梁桥），则当

11、墩上仅有一排支座时（如连续梁桥），则b b可由下式计算（图可由下式计算（图5-1-5-1-8 8和图和图5-1-95-1-9）：）： 图图 5-1-8 C5-1-8 C值的确定（单位：值的确定（单位：cmcm） 图图 5-1-9 5-1-9 单排支座墩帽尺寸图单排支座墩帽尺寸图 第一章 第二节 梁桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台11（3 3）不等高梁双排支座）不等高梁双排支座如图如图5-1-105-1-10所示，这时左边（低梁端）宽度应按单排支座墩宽进行设所示，这时左边（低梁端）宽度应按单排支座墩宽进行设计，而右边（高梁端）应按

12、桥台台帽宽度进行设计。计，而右边（高梁端）应按桥台台帽宽度进行设计。 5-1-10 5-1-10 不等高梁桥墩帽尺寸不等高梁桥墩帽尺寸第一章 第二节 梁桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台12 2. 2. 横桥向墩帽最小宽度横桥向墩帽最小宽度B B （1 1）多片主梁）多片主梁（图（图5-1-115-1-11） 桥跨结构两外侧主梁中心距（桥跨结构两外侧主梁中心距（B B1 1）+ +支座底板横向宽度支座底板横向宽度（a a1 1）+2+2c c2+22+2c c1 1。图图 5-1-11 5-1-11 多片主梁墩帽横桥向尺寸多片主梁

13、墩帽横桥向尺寸 第一章 第二节 梁桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台13 （2 2）箱形梁）箱形梁（图（图5-1-125-1-12） B=B1B=B1（两边支座中心距）（两边支座中心距）+a1+2c1+2c2+a1+2c1+2c2 图图 5-1-12 5-1-12 箱形梁墩帽横桥向尺寸箱形梁墩帽横桥向尺寸 第一章 第二节 梁桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台14（二）空心桥墩（二）空心桥墩 在一些高大的桥墩中，为了减少圬工体积，节约材料，减轻自重，在一些高大的桥墩中，

14、为了减少圬工体积，节约材料，减轻自重，减少软弱地基的负荷，也可将墩身内部做成减少软弱地基的负荷，也可将墩身内部做成空腔体空腔体、即所谓、即所谓空心桥墩空心桥墩。这种桥墩在外形上与实体重力式桥墩并无大的差别，只是自重较实体这种桥墩在外形上与实体重力式桥墩并无大的差别，只是自重较实体重力式的轻，因此，它介于重力式桥墩和轻型桥墩之间。几种常见的重力式的轻，因此，它介于重力式桥墩和轻型桥墩之间。几种常见的空心桥墩如图空心桥墩如图5-1-145-1-14、5-1-155-1-15、5-1-165-1-16所示。所示。第一章 第二节 梁桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土

15、木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台15（三）柱式桥墩（三）柱式桥墩 柱式桥墩的结构特点是由分离的柱式桥墩的结构特点是由分离的两根两根或或多根立柱多根立柱（或桩柱）所组（或桩柱）所组成。它的外型美观，圬工体积少，因此是目前公路桥梁中广泛采用的成。它的外型美观，圬工体积少，因此是目前公路桥梁中广泛采用的桥墩型式之一，特别是在较宽较大的城市桥和立交桥中。桥墩型式之一，特别是在较宽较大的城市桥和立交桥中。图图 5-1-17 5-1-17 柱式桥墩柱式桥墩（a a）单柱式；（）单柱式；（b b）双柱式；（）双柱式；（c c）哑铃式；（）哑铃式；（d d）混合双柱式）混合双柱式第一章 第二节 梁桥墩台桥梁工程第

16、二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台16（四）柔性排架桩墩（四）柔性排架桩墩 柔性排架桩墩（图柔性排架桩墩（图5-1-185-1-18）是由）是由单排单排或或双排双排的钢筋混凝土桩与钢的钢筋混凝土桩与钢筋混凝土盖梁连接而成。其主要特点是，可以通过一些筋混凝土盖梁连接而成。其主要特点是，可以通过一些构造构造措施，将措施，将上部结构传来的水平力（制动力、温度影响力等）传递到全桥的各个上部结构传来的水平力（制动力、温度影响力等）传递到全桥的各个柔性墩台，或相邻的刚性墩台上，以减少单个柔性墩所受到的水平力，柔性墩台，或相邻的刚性墩台上，以减少单个柔性墩所受

17、到的水平力，从而达到从而达到减小桩墩截面减小桩墩截面的目的。因此，柔性墩可以为的目的。因此，柔性墩可以为单排桩墩单排桩墩、柱式柱式墩墩或其它或其它薄壁式桥墩薄壁式桥墩。图图 5-1-18 5-1-18 柔性排架桩墩柔性排架桩墩第一章 第二节 梁桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台17（五）框架墩（五）框架墩 框架墩是采用由构件组成的框架墩是采用由构件组成的平面框架平面框架代替墩身，以支承上部结构，代替墩身，以支承上部结构，必要时可做成双层或更多层的框架支承上部结构，这类较空心墩更进必要时可做成双层或更多层的框架支承上部结构，这类较空

18、心墩更进一步的轻型结构，是以钢筋混凝土和预应力混凝土建成受力体系。还一步的轻型结构，是以钢筋混凝土和预应力混凝土建成受力体系。还可以适应建筑艺术，建成可以适应建筑艺术，建成纵、横向纵、横向V V形、形、Y Y形、形、X X形、倒梯形形、倒梯形等墩身。等墩身。这些桥墩在同样跨越能力情况下缩短梁的跨径、降低梁高，使结构轻这些桥墩在同样跨越能力情况下缩短梁的跨径、降低梁高，使结构轻巧美观，但结构构造比较复杂、施工比较麻烦。巧美观，但结构构造比较复杂、施工比较麻烦。图图5-1-205-1-20示出了连续示出了连续梁桥采用梁桥采用V V形墩形墩的构造，的构造，图图5-1-215-1-21为一为一V V形

19、框架墩的形框架墩的横断面示意图横断面示意图。图图5-1-225-1-22示出了连续梁桥采用示出了连续梁桥采用Y Y形墩形墩的构造。的构造。第一章 第二节 梁桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台18 图图 5-1-20 5-1-20 连续梁桥采用连续梁桥采用V V型框架墩型框架墩 图图 5-1-21 V5-1-21 V型框架墩横断面型框架墩横断面图图 5-1-22 Y5-1-22 Y型框架墩型框架墩第一章 第二节 梁桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台19二、梁桥桥台二、梁

20、桥桥台 梁桥桥台可分为梁桥桥台可分为重力式桥台重力式桥台和和轻型桥台轻型桥台。除了这两种外，还有。除了这两种外，还有组合式组合式桥台桥台和和承拉桥台承拉桥台。第一章 第二节 梁桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台20（一）重力式桥台（一）重力式桥台 重力式桥台的常用型式是重力式桥台的常用型式是U U型桥台型桥台，它由，它由台帽台帽、台身台身和和基础基础等三等三部分组成。台后的土压力主要靠自重来平衡，故桥台本身多数由石砌、部分组成。台后的土压力主要靠自重来平衡，故桥台本身多数由石砌、片石混凝土或混凝土等圬工材料建造，并用就地浇筑的方法

21、施工。片石混凝土或混凝土等圬工材料建造，并用就地浇筑的方法施工。U U型型桥桥台台因因其其台台身身由由前前墙墙和和两两个个侧墙构成的侧墙构成的U U字型结构而得名。字型结构而得名。优点优点：构造简单，适用于填土：构造简单，适用于填土高度在高度在8 8至至10m10m以下或跨度稍大以下或跨度稍大的桥梁；的桥梁；缺点缺点：体积和自重大，对地基：体积和自重大，对地基要求高。要求高。 第一章 第二节 梁桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台21重力式桥台重力式桥台第一章 第二节 梁桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖

22、南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台22（二）轻型桥台（二）轻型桥台 轻型桥台的体积轻巧、自重较小，一般由钢筋混凝土材料建造，它借助轻型桥台的体积轻巧、自重较小，一般由钢筋混凝土材料建造，它借助结构物的整体刚度和材料强度承受外力，从而可节省材料，降低对地基结构物的整体刚度和材料强度承受外力，从而可节省材料，降低对地基强度的要求和扩大应用范围，为在软土地基上修建桥台开辟了经济可行强度的要求和扩大应用范围，为在软土地基上修建桥台开辟了经济可行的途径。的途径。 设有支撑梁的轻型桥台设有支撑梁的轻型桥台设有支撑梁的轻型桥台设有支撑梁的轻型桥台埋埋置置式式桥桥台台加加筋筋混混凝凝土土桥桥台台第一章 第二

23、节 梁桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台231 1、设有支撑梁的轻型桥台、设有支撑梁的轻型桥台 台身为直立的薄壁墙，台身两侧有翼台身为直立的薄壁墙，台身两侧有翼墙（用于挡土）。在两桥台下部设置墙（用于挡土）。在两桥台下部设置钢筋混凝土支撑梁，上部结构与桥台钢筋混凝土支撑梁，上部结构与桥台通过锚栓连接，于是便构成四铰框架通过锚栓连接，于是便构成四铰框架结构系统，并借助两端台后的土压力结构系统，并借助两端台后的土压力来保持稳定。来保持稳定。 第一章 第二节 梁桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院

24、桥梁系第五篇 桥梁墩台242 2、钢筋混凝土薄壁桥台、钢筋混凝土薄壁桥台钢筋混凝土薄壁桥台钢筋混凝土薄壁桥台由扶壁式挡土墙和两由扶壁式挡土墙和两侧的薄壁侧墙构成侧的薄壁侧墙构成 。这种桥台不仅可以减少这种桥台不仅可以减少圬工体积圬工体积40%40%50%50%，同，同时因自重减轻而减小了时因自重减轻而减小了对地基的压力。故适用对地基的压力。故适用于软弱地基的条件，但于软弱地基的条件，但其构造和施工比较复杂，其构造和施工比较复杂，并且钢筋用量多。并且钢筋用量多。第一章 第二节 梁桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台25 3 3、加筋土

25、桥台、加筋土桥台竖向面板后填料的竖向面板后填料的主动土压力主动土压力作用到面板上，再通过拉杆将该力传递给作用到面板上，再通过拉杆将该力传递给锚定板锚定板，而锚定板则依靠位于板前且具有一定抗剪能力的土体所产生的，而锚定板则依靠位于板前且具有一定抗剪能力的土体所产生的拉拔力来平衡拉杆拉力，使整个结构处于拉拔力来平衡拉杆拉力，使整个结构处于稳定状态稳定状态 。第一章 第二节 梁桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台264 4、埋置式桥台、埋置式桥台台身后倾，使重心落在基底截面的台身后倾，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形心

26、之后以平衡台后填土的倾覆力矩。矩。 后倾式桥台后倾式桥台肋形式桥台肋形式桥台第一章 第二节 梁桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台27埋埋置置式式桥桥台台的的共共同同缺缺点点是是，由由于于护护坡坡伸伸入入到到桥桥孔孔，压压缩缩了了河河道道，或或者者为为了了不不压压缩缩河河道道，就就要要适适当当增增加加桥桥长。长。 框框架架式式桥桥台台结结构构本本身身存存在在着着斜斜杆杆，能能够够产产生生水水平平分分力力以以平平衡衡土土压压力力，加加之之基基底底较较宽宽，又又通通过过系系梁梁联联成成一一个框架体，所以稳定性较好。个框架体，所以稳定性较

27、好。 框架式桥台框架式桥台双柱式桥台双柱式桥台第一章 第二节 梁桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台28 桥桥台台本本身身主主要要承承受受桥桥跨跨结结构构传传来来的竖向力和水平力。的竖向力和水平力。 台台后后的的土土压压力力由由其其他他结结构构来来承承受受，形成组合式的桥台。形成组合式的桥台。 桥桥台台由由轻轻型型桥桥台台支支承承上上部部结结构构，台台后后设设挡挡土土墙墙承承受受压压力力的组合式桥台。的组合式桥台。 框架式桥台框架式桥台桥台与挡土墙组合式桥台桥台与挡土墙组合式桥台（三）、组合式桥台（三）、组合式桥台第一章 第二节 梁

28、桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台29（四）承拉桥台（四）承拉桥台在在梁梁桥桥中中，根根据据受受力力的的需需要要，要要求求桥桥台台具具有有承承压压和和承承拉拉的的功功能能，在在桥桥台台构造和设计中，必须满足受力要求。构造和设计中，必须满足受力要求。 第一章 第二节 梁桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台30第三节第三节 拱拱 桥桥 墩墩 台台拱桥墩台同梁桥墩台一样，也分为两大类型，一类是重力式墩台，另拱桥墩台同梁桥墩台一样，也分为两大类型，一类是重力式墩台，另一类是轻型

29、墩台，其作用原理与梁桥墩台大致相同。一类是轻型墩台，其作用原理与梁桥墩台大致相同。第一章 第三节 拱桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台31一、拱桥桥墩一、拱桥桥墩（一）重力式桥墩（一）重力式桥墩 拱桥桥墩可以分为拱桥桥墩可以分为普通墩普通墩和和单向推力墩单向推力墩两种。两种。 普通墩普通墩: :承受相邻两跨结构传来的垂直反力外，一般不承受恒载承受相邻两跨结构传来的垂直反力外，一般不承受恒载水平推力，只承受经过相互抵消后尚余的不平衡推力。水平推力，只承受经过相互抵消后尚余的不平衡推力。 单向推力墩又称制动墩单向推力墩又称制动墩，它的

30、主要作用是：在它的一侧的桥孔因，它的主要作用是：在它的一侧的桥孔因某种原因遭到毁坏时，能承受住单侧拱的恒载水平推力，以保证某种原因遭到毁坏时，能承受住单侧拱的恒载水平推力，以保证其另一侧的拱桥不致遭到倾坍。其另一侧的拱桥不致遭到倾坍。 当施工时为了拱架的多次周转，或者当缆索吊装设计的工作跨径当施工时为了拱架的多次周转，或者当缆索吊装设计的工作跨径受到限制时为了能按桥台与某墩之间或者按某两个桥墩之间作为受到限制时为了能按桥台与某墩之间或者按某两个桥墩之间作为一个施工段进行分段施工，在此情况下也要设置能承受部分恒载一个施工段进行分段施工，在此情况下也要设置能承受部分恒载单向推力的制动墩。单向推力的

31、制动墩。 第一章 第三节 拱桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台32普普 通通 墩墩单向推力墩单向推力墩第一章 第三节 拱桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台33（二）轻型桥墩（二）轻型桥墩 1. 1. 柱式桥墩柱式桥墩拱桥桥墩上所用的轻型桥墩，一般为配合钻孔灌注桩基础的桩柱式桥墩拱桥桥墩上所用的轻型桥墩，一般为配合钻孔灌注桩基础的桩柱式桥墩. . 从外从外形上看，它与梁桥上的桩柱式桥墩非常相似。形上看，它与梁桥上的桩柱式桥墩非常相似。主要差别是：在梁桥墩帽上主要差别是：

32、在梁桥墩帽上设置支座设置支座，而在拱桥墩顶部分则，而在拱桥墩顶部分则设置拱座设置拱座。 第一章 第三节 拱桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台342 2、斜撑墩、斜撑墩 在在采采用用轻轻型型桥桥墩墩的的多多孔孔拱拱桥桥中中，每每隔隔3 35 5孔孔应应设设单单向向推推力力墩墩。当当桥桥墩墩较较矮矮或或单单向向推推力力不不大大时时，可可采采用用轻轻型型的的单单向向推力墩。推力墩。特特点点: : 在在普普通通墩墩的的墩墩柱柱上上，从从两两侧侧对对称称地地增增设设钢钢筋筋混混凝凝土土斜斜撑撑和和水水平平拉拉杆杆，用来提高抵抗水平推力的能力

33、用来提高抵抗水平推力的能力. .优优点点: :阻阻水水面面积积小小，并并可可节节约约圬圬工工体体积积。为为了了提提高高构构件件的的抗抗裂裂性性，可可以以采采用用预预应力混凝土结构。应力混凝土结构。 第一章 第三节 拱桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台353. 3. 悬臂墩悬臂墩 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矩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矩抵消一部分，从而

34、减小桩柱身的弯矩，而能够承受拱的单向恒载推力。抵消一部分，从而减小桩柱身的弯矩，而能够承受拱的单向恒载推力。第一章 第三节 拱桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台36二、拱桥桥台二、拱桥桥台拱拱桥桥桥桥台台要要承承受受来来自自拱拱圈圈的的推推力力、竖竖向向力力及及弯弯矩矩，又又要要承承受受台台后后土土的的侧侧压压力力，从从尺尺寸寸上上看看，拱拱桥桥桥桥台台一一般般较较梁梁桥桥要要大大。根根据据桥桥址址具具体体条条件件可可选选用用不不同同的的构构造造型型式式，可可分分为为重重力力式式桥桥台台、轻轻型型桥桥台台、组组合合式式桥桥台台、空

35、腹式桥台和齿槛式桥台空腹式桥台和齿槛式桥台等。等。重力式桥台重力式桥台轻型桥台轻型桥台第一章 第三节 拱桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台37组合式桥台组合式桥台齿槛式桥台齿槛式桥台空腹式桥台空腹式桥台第一章 第三节 拱桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台38（一）重力式桥台（一）重力式桥台常用的重力式桥台为常用的重力式桥台为U U型桥台型桥台（图（图5-1-405-1-40），它由），它由台帽台帽、台身台身和和基基础础三部分组成。三部分组成。U U型桥台的台身是型桥台

36、的台身是由前墙和平行于行车方向的两侧由前墙和平行于行车方向的两侧翼墙构成，其水平截面呈翼墙构成，其水平截面呈U U字型字型。U U型桥台常采用锥形护坡与路堤连型桥台常采用锥形护坡与路堤连接，锥坡的坡度根据坡高、地形接，锥坡的坡度根据坡高、地形等确定。等确定。U U型桥台的型桥台的优缺点优缺点与梁式与梁式桥中的桥中的U U型桥台相同，在结构构造型桥台相同，在结构构造上除在台帽部分有所差别外，其上除在台帽部分有所差别外，其余部分也基本相同。余部分也基本相同。 第一章 第三节 拱桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台39（二）轻型桥台（二）

37、轻型桥台八字形八字形U U型桥台型桥台工作原理工作原理: : 当桥台受到拱的推当桥台受到拱的推力后，便发生绕基底形心轴而力后，便发生绕基底形心轴而向路堤方向的转动，此时台后向路堤方向的转动，此时台后的土便产生抗力来平衡拱的推的土便产生抗力来平衡拱的推力，由于土参与提供部分抗力，力，由于土参与提供部分抗力，从而使桥台的尺寸大大地小于从而使桥台的尺寸大大地小于实体重力式桥台。实体重力式桥台。必须验算由于必须验算由于拱脚位移拱脚位移而在拱而在拱圈内产生的不利附加内力的影圈内产生的不利附加内力的影响。响。注意保证台后的注意保证台后的填土质量填土质量，并，并做好台后填土的防护工作。做好台后填土的防护工作

38、。 第一章 第三节 拱桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台40背撑式桥台背撑式桥台第一章 第三节 拱桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台41（三）组合式桥台（三）组合式桥台 组合式桥台由组合式桥台由台身台身和和后座后座两部分组成。台身基础承受两部分组成。台身基础承受竖向力竖向力，一般采，一般采用用桩基桩基或或沉井沉井基础；拱的水平推力则主要由后座基底的摩阻力及台后基础；拱的水平推力则主要由后座基底的摩阻力及台后的土侧压力来平衡。的土侧压力来平衡。 第一章 第三节 拱桥墩台

39、桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台42（四）齿槛式桥台（四）齿槛式桥台结构特点：结构特点： 基底面积较大，可以支承一定的基底面积较大，可以支承一定的垂直压力；垂直压力； 底板下的齿槛可以增加磨擦和抗底板下的齿槛可以增加磨擦和抗滑的稳定性；滑的稳定性； 台背做成斜挡板，利用它背面的台背做成斜挡板，利用它背面的原状土和前墙背面的新填土，共同平原状土和前墙背面的新填土，共同平衡拱的水平推力；衡拱的水平推力； 前墙与后墙板之间的撑墙可以提前墙与后墙板之间的撑墙可以提高结构的刚度；高结构的刚度； 齿槛的宽度和深度一般不小于齿槛的宽度和深度一般不小

40、于50cm50cm。这种桥台适用于软土地基和路。这种桥台适用于软土地基和路堤较低的中小跨径拱桥。堤较低的中小跨径拱桥。 第一章 第三节 拱桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台43（五）空腹式桥台（五）空腹式桥台空腹式桥台空腹式桥台: : 前墙前墙、后墙后墙、基础板基础板和和撑撑墙墙等部分组成。等部分组成。前墙承受拱圈传来的荷载，后墙支承台后前墙承受拱圈传来的荷载，后墙支承台后的土压力。在前后墙之间设置撑墙的土压力。在前后墙之间设置撑墙3 34 4道，道，作为传力构件，并对后墙起到扶壁，对基作为传力构件，并对后墙起到扶壁，对基础板起到

41、加劲作用。础板起到加劲作用。 第一章 第三节 拱桥墩台桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台44E N D桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台45第二章第二章 桥梁墩台计算桥梁墩台计算第一节第一节 作用及其效应组合作用及其效应组合 一、桥墩计算中的作用一、桥墩计算中的作用（一）永久作用（一）永久作用 1. 1. 上部构造的恒重对墩帽或拱座产生的支承反力，包括上部构造混上部构造的恒重对墩帽或拱座产生的支承反力，包括上部构造混凝土收缩、徐变影响；凝土收缩、徐变影响；2. 2. 桥墩自重，包

42、括在基础襟边上的土重；桥墩自重，包括在基础襟边上的土重；3. 3. 预应力，例如对装配式预应力空心桥墩所施加的预应力；预应力，例如对装配式预应力空心桥墩所施加的预应力；4. 4. 基础变位影响力。基础变位影响力。5. 5. 水的浮力。水的浮力。第二章 第一节 作用及其效应组合桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台46（二）可变作用（二）可变作用1、作用在上部结构上的汽车荷载，对于钢筋混凝土、作用在上部结构上的汽车荷载，对于钢筋混凝土柱式墩应计入冲击力，对于重力式墩台则不计冲柱式墩应计入冲击力，对于重力式墩台则不计冲击力；击力；2、人群荷载；

43、、人群荷载；3、作用在上部结构和墩身上的纵、横向风力；、作用在上部结构和墩身上的纵、横向风力；4、汽车荷载引起的制动力；、汽车荷载引起的制动力；5、作用在墩身上的流水压力；、作用在墩身上的流水压力；6、作用在墩身上的冰压力；、作用在墩身上的冰压力；7、上部结构因温度变化对桥墩产生的水平力；、上部结构因温度变化对桥墩产生的水平力；8、支座摩阻力。、支座摩阻力。第二章 第一节 作用及其效应组合桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台47（三）偶然作用（三）偶然作用1) 1) 地震作用；地震作用；2) 2) 作用在墩身上的船只或漂浮物的撞击力。作用

44、在墩身上的船只或漂浮物的撞击力。二、作用效应组合二、作用效应组合 为了找到控制设计的为了找到控制设计的最不利组合最不利组合，通常需要对各种可能的组，通常需要对各种可能的组合分别进行计算，并且在对汽车荷载作用效应计算时还需按纵向合分别进行计算，并且在对汽车荷载作用效应计算时还需按纵向及横向的及横向的最不利位置布载最不利位置布载。在桥墩计算中，一般需验算墩身截面。在桥墩计算中，一般需验算墩身截面的承载能力、墩身截面上的合力偏心距及其稳定性。为此需根据的承载能力、墩身截面上的合力偏心距及其稳定性。为此需根据不同的验算内容选择各种可能的最不利作用效应组合。下面将分不同的验算内容选择各种可能的最不利作用

45、效应组合。下面将分别叙述梁桥和拱桥桥墩可能出现的组合。别叙述梁桥和拱桥桥墩可能出现的组合。第二章 第一节 作用及其效应组合桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台48（一）梁桥重力式桥墩（一）梁桥重力式桥墩第一种组合：按桥墩各截面上可能产生的最大竖向力的情况进行组合。第一种组合：按桥墩各截面上可能产生的最大竖向力的情况进行组合。第二种组合：按桥墩各截面在顺桥方向上可能产生的最大偏心和最大第二种组合：按桥墩各截面在顺桥方向上可能产生的最大偏心和最大弯矩的情况进行组合。弯矩的情况进行组合。 第三种组合：按桥墩各截面在横桥方向可能产生最大偏心和最大

46、弯第三种组合：按桥墩各截面在横桥方向可能产生最大偏心和最大弯矩的情况进行组合。矩的情况进行组合。 图图 5-2-1 5-2-1 桥墩上纵向布载情况桥墩上纵向布载情况 图图5-2-2 5-2-2 桥墩上横向布载情况桥墩上横向布载情况第二章 第一节 作用及其效应组合桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台49（二）拱桥重力式桥墩（二）拱桥重力式桥墩1. 1. 顺桥方向的作用及其效应组合顺桥方向的作用及其效应组合对于普通桥墩应为相邻两孔的永久作用，在一孔或跨径较大的一孔对于普通桥墩应为相邻两孔的永久作用，在一孔或跨径较大的一孔满布汽车车道荷载和人群

47、荷载，其它可变作用中的汽车制动力、纵满布汽车车道荷载和人群荷载，其它可变作用中的汽车制动力、纵向风力、温度影响力等，并由此对桥墩产生不平衡水平推力、竖向向风力、温度影响力等，并由此对桥墩产生不平衡水平推力、竖向力和弯矩（图力和弯矩（图5-2-3a5-2-3a）。对于单向推力墩则只考虑相邻两孔中跨径）。对于单向推力墩则只考虑相邻两孔中跨径较大一孔的永久作用效应。较大一孔的永久作用效应。 图图 5-2-3 不等跨拱桥桥墩受力情况不等跨拱桥桥墩受力情况第二章 第一节 作用及其效应组合桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台502. 2. 横桥向的作

48、用及其效应组合横桥向的作用及其效应组合 在横桥方向作用于桥墩上的外力有风力、流水压力、冰压力、船在横桥方向作用于桥墩上的外力有风力、流水压力、冰压力、船只或漂浮物撞击力、或地震力等。但是对于公路桥梁，横桥方向的受只或漂浮物撞击力、或地震力等。但是对于公路桥梁，横桥方向的受力验算一般不控制设计。力验算一般不控制设计。以上所述的各种作用效应组合是对重力式桥墩而言的，对于其它型式以上所述的各种作用效应组合是对重力式桥墩而言的，对于其它型式的桥墩，则要根据它们的构造和受力特点进行具体分析，然后参照上的桥墩，则要根据它们的构造和受力特点进行具体分析，然后参照上述的一般原则，进行个别的作用效应组合。这里要

49、提出注意的是：述的一般原则，进行个别的作用效应组合。这里要提出注意的是：第一，不论对于哪一种形式的桥墩，均应按承载能力极限状态的设计第一，不论对于哪一种形式的桥墩，均应按承载能力极限状态的设计要求，进行作用效应的组合。要求，进行作用效应的组合。第二，第二，桥规桥规11中还规定，有些可变作用实际上不可能同时出现中还规定，有些可变作用实际上不可能同时出现或是同时参与组合的概率比较小，不应同时考虑其作用效应的组合。或是同时参与组合的概率比较小，不应同时考虑其作用效应的组合。第二章 第一节 作用及其效应组合桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台51

50、第二节第二节 重力式桥墩计算与验算重力式桥墩计算与验算 对于梁桥和拱桥重力式桥墩的计算，虽然在作用效应组合的内容上对于梁桥和拱桥重力式桥墩的计算，虽然在作用效应组合的内容上稍有不同，但是就某个截面而言，这些外力都可以合成为竖向和水平方稍有不同，但是就某个截面而言，这些外力都可以合成为竖向和水平方向的合力（用和表示）以及绕该截面向的合力（用和表示）以及绕该截面x xx x轴和轴和y yy y轴的弯矩（用和表示）轴的弯矩（用和表示），如图，如图5-2-45-2-4所示。因此，它们的验算内容和计算方法基本相同。下面将所示。因此，它们的验算内容和计算方法基本相同。下面将叙述重力式桥墩的一般计算程序。叙

51、述重力式桥墩的一般计算程序。 图图 5-2-4 5-2-4 墩身底截面强度验算墩身底截面强度验算 第二章 第二节 重力式桥墩计算与验算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台52一、截面承载能力极限状态验算一、截面承载能力极限状态验算 重力式桥墩重力式桥墩主要用圬工材料建造，一般为主要用圬工材料建造，一般为偏心受压偏心受压构件，结构采用构件，结构采用以概率论为基础的极限状态设计方法，采用分项系数的设计表达式进行以概率论为基础的极限状态设计方法，采用分项系数的设计表达式进行计算，在不利作用效应组合下，桥墩各控制截面的作用效应设计值应小计算，在不

52、利作用效应组合下，桥墩各控制截面的作用效应设计值应小于或等于结构的抗力效应设计值，以方程表示为：于或等于结构的抗力效应设计值，以方程表示为：式中各符号的意义及取值见式中各符号的意义及取值见桥规桥规22式（式（4.0.44.0.4）。）。 第二章 第二节 重力式桥墩计算与验算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台53墩台截面的强度验算包括下列各项内容：墩台截面的强度验算包括下列各项内容：（一）验算截面的选取（一）验算截面的选取验算截面通常选取墩身的基础顶面与墩身截面突变处。对于悬臂式验算截面通常选取墩身的基础顶面与墩身截面突变处。对于悬臂式墩

53、帽的墩身，应对与墩帽交界的墩身截面进行验算。墩帽的墩身，应对与墩帽交界的墩身截面进行验算。（二）验算截面的内力计算（二）验算截面的内力计算 按照各种组合分别对各验算截面计算其竖向力、水平力和弯矩按照各种组合分别对各验算截面计算其竖向力、水平力和弯矩（顺桥向和横桥向），得到相应的纵向力、水平力和弯矩。（顺桥向和横桥向），得到相应的纵向力、水平力和弯矩。（三）承载能力极限状态验算（三）承载能力极限状态验算按轴心或偏心受压构件验算墩身各截面的承载能力。对于砌体截面，按轴心或偏心受压构件验算墩身各截面的承载能力。对于砌体截面，承载力验算应按承载力验算应按桥规桥规22第第4.0.54.0.5条至第条至第

54、4.0.74.0.7条和第条和第4.0.94.0.9与第与第4.0.104.0.10条的规定计算；对于混凝土截面，其承载力验算应按条的规定计算；对于混凝土截面，其承载力验算应按桥规桥规22第第4.0.84.0.8条至第条至第4.0.104.0.10条的规定计算。如果不满足要求时，就条的规定计算。如果不满足要求时，就应修改墩身截面尺寸、重新验算。应修改墩身截面尺寸、重新验算。第二章 第二节 重力式桥墩计算与验算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台54（四）截面偏心验算（四）截面偏心验算桥墩承受偏心受压荷载时，各验算截面在各种组合下的偏心距桥

55、墩承受偏心受压荷载时，各验算截面在各种组合下的偏心距 均不应超过均不应超过桥规桥规22表表4.0.94.0.9的限值。的限值。如果超过时，可按下式确定截面尺寸：如果超过时，可按下式确定截面尺寸：式中各符号的意义及取值见式中各符号的意义及取值见桥规桥规22第第4.0.104.0.10条。条。 第二章 第二节 重力式桥墩计算与验算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台55（四）截面偏心验算（四）截面偏心验算当拱桥相邻两孔的推力不相等时，要验算拱座截面的抗剪强度，按当拱桥相邻两孔的推力不相等时，要验算拱座截面的抗剪强度，按下式计算：下式计算： 式

56、中各符号的意义及取值见式中各符号的意义及取值见桥规桥规【2 2】中第中第4.0.134.0.13条的规定。条的规定。第二章 第二节 重力式桥墩计算与验算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台56二、桥墩的稳定性验算二、桥墩的稳定性验算（一）抗倾覆稳定性验算（一）抗倾覆稳定性验算第二章 第二节 重力式桥墩计算与验算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台57即：即： 上述方程左边第一项为上述方程左边第一项为稳定力矩稳定力矩，第二项为，第二项为倾覆力矩倾覆力矩。由此可见，抵抗倾覆的由此可见，抵

57、抗倾覆的稳定系数稳定系数可按下式验算：可按下式验算：第二章 第二节 重力式桥墩计算与验算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台58式中：式中： 稳定力矩；稳定力矩； 倾覆力矩；倾覆力矩； 不考虑其分项系数和组合系数的作用标准值不考虑其分项系数和组合系数的作用标准值组合或偶然作用（地震除外）标准值组合引起的竖向力组合或偶然作用（地震除外）标准值组合引起的竖向力（kNkN）；）； 竖向力对验算截面重心的力臂（竖向力对验算截面重心的力臂（m m）；）； 不考虑其分项系数和组合系数的作用标准值不考虑其分项系数和组合系数的作用标准值组合或偶然作用（地

58、震除外）标准值组合引起的水平力组合或偶然作用（地震除外）标准值组合引起的水平力（kNkN）；）； 在截面重心与合力作用点的连接线上，自截在截面重心与合力作用点的连接线上，自截面重心至验算倾覆轴的距离（面重心至验算倾覆轴的距离（m m）；）； 所有外力的合力所有外力的合力R R在验算截面的作用点对基底在验算截面的作用点对基底重心的偏心距。重心的偏心距。第二章 第二节 重力式桥墩计算与验算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台59（二）抗滑动稳定性验算（二）抗滑动稳定性验算抵抗滑动的稳定系数抵抗滑动的稳定系数K Kc c，按下式验算，按下式验算

59、：式中：式中： 各竖向力的总和（包括水的浮力）；各竖向力的总和（包括水的浮力）； 抗滑稳定水平力总和；抗滑稳定水平力总和； 滑动水平力总和；滑动水平力总和； 基础底面（圬工）与地基土之间的摩擦系基础底面（圬工）与地基土之间的摩擦系数，若无实测值时可参照表数，若无实测值时可参照表5-2-15-2-1选取。选取。第二章 第二节 重力式桥墩计算与验算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台60三、相邻墩台均匀沉降差三、相邻墩台均匀沉降差当墩台建筑在地质情况复杂，土质不均匀及承载力较差的地基上，当墩台建筑在地质情况复杂，土质不均匀及承载力较差的地基上

60、，以及相邻跨径差别悬殊而需计算沉降差或跨线桥净高需预先考虑以及相邻跨径差别悬殊而需计算沉降差或跨线桥净高需预先考虑沉降量时，均应计算其沉降。沉降量时，均应计算其沉降。对于座落在多层土上的墩台基础，其最终沉降量可用分层总和法对于座落在多层土上的墩台基础，其最终沉降量可用分层总和法计算。计算。桥规桥规【2 2】规定相邻墩台均匀沉降差（不包括施工中的沉降），规定相邻墩台均匀沉降差（不包括施工中的沉降），不应使桥面形成大于不应使桥面形成大于2 2的纵坡。对于超静定结构，桥梁墩台间的的纵坡。对于超静定结构，桥梁墩台间的均匀沉降差除应满足桥面纵坡要求，还应满足结构的受力要求。均匀沉降差除应满足桥面纵坡要求

61、，还应满足结构的受力要求。第二章 第二节 重力式桥墩计算与验算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台61四、基础底面土的承载力和偏心距验算四、基础底面土的承载力和偏心距验算（一）基底土的承载力验算（一）基底土的承载力验算当设置在基岩上的桥墩基底的合力偏心距超当设置在基岩上的桥墩基底的合力偏心距超出核心半径时，其基底的一边将会出现拉应出核心半径时，其基底的一边将会出现拉应力，由于不考虑基底承受拉应力，故需按基力，由于不考虑基底承受拉应力，故需按基底应力重分布（图底应力重分布（图5-2-6）重新验算基底最大）重新验算基底最大压应力，其验算公式如

62、下压应力，其验算公式如下：顺桥方向顺桥方向: 横桥方向横桥方向: : 第二章 第二节 重力式桥墩计算与验算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台62式中：式中： 应力重分布后基底最大压应力；应力重分布后基底最大压应力； N N作用于基础底面合力的竖向分力；作用于基础底面合力的竖向分力； a a、b b横桥方向和顺桥方向基础底面积的边长；横桥方向和顺桥方向基础底面积的边长； 地基承载力容许值抗力系数，根据地基不同地基承载力容许值抗力系数，根据地基不同的受荷阶段，取；的受荷阶段，取； 计入基底埋置深度影响的修正后地基承载力计入基底埋置深度影响的

63、修正后地基承载力容许值；容许值； cxcx顺桥方向验算时，基底受压面积在顺桥方向顺桥方向验算时，基底受压面积在顺桥方向的长度，即；的长度，即； cycy横桥方向验算时，基底受压面积在横桥方向横桥方向验算时，基底受压面积在横桥方向的长度，即；的长度，即；其中：其中：exex、eyey合力在合力在x x轴和轴和y y轴方向的偏心距轴方向的偏心距. .第二章 第二节 重力式桥墩计算与验算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台63（二）基底偏心距验算（二）基底偏心距验算为了使恒载基底应力分布比较均匀，防止基底最大压应力与最小压为了使恒载基底应力分布

64、比较均匀，防止基底最大压应力与最小压应力相差过大，导致基底产生不均匀沉陷和影响桥墩的正常使用，应力相差过大，导致基底产生不均匀沉陷和影响桥墩的正常使用，故在设计时，应对基底合力偏心距加以限制，在基础纵向和横向，故在设计时，应对基底合力偏心距加以限制，在基础纵向和横向，其计算的荷载偏心距其计算的荷载偏心距e e0 0应满足表应满足表5-2-35-2-3的要求。的要求。 荷荷载情况情况地基条件地基条件合力偏心距合力偏心距备 注注墩台墩台仅承受永久承受永久作用作用标准准值效效应组合合非岩石地基非岩石地基拱拱桥、刚构构桥墩墩台，其合力作用台，其合力作用点点应尽量保持在尽量保持在基底重心附近基底重心附近

65、墩台承受作用墩台承受作用标准准值效效应组合或合或偶然作用（地震偶然作用（地震作用除外）作用除外）标准准值效效应组合合非岩石地基非岩石地基时应考考虑应力重力重分布，且符合抗分布，且符合抗倾覆覆稳定系数定系数较破碎破碎 极破碎极破碎岩石地基岩石地基完整、完整、较完整完整岩石地基岩石地基第二章 第二节 重力式桥墩计算与验算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台64表中：表中：其中：其中： 墩台基础底面的核心半径；墩台基础底面的核心半径； W W墩台基础底面的截面模量；墩台基础底面的截面模量； A A墩台基础底面的面积；墩台基础底面的面积； N N

66、作用于基础底面合力的竖向分力；作用于基础底面合力的竖向分力； 作用于墩台的水平力和竖向力对基底形心轴的弯矩。作用于墩台的水平力和竖向力对基底形心轴的弯矩。第二章 第二节 重力式桥墩计算与验算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台65第三节第三节 桩柱式桥墩计算桩柱式桥墩计算 一、盖梁计算一、盖梁计算 （一）计算图式（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，因此盖梁与柱刚接呈刚架结构。到盖梁内，与盖梁的钢筋绑扎成整体，因

67、此盖梁与柱刚接呈刚架结构。双柱式墩台，当盖梁与桩柱的线刚度（双柱式墩台，当盖梁与桩柱的线刚度（ ）之比大于）之比大于5 5时，为简化计时，为简化计算可以忽略节点不均衡弯矩的分配及传递，一般可按简支梁进行计算和算可以忽略节点不均衡弯矩的分配及传递，一般可按简支梁进行计算和配筋，多根桩柱的盖梁可按连续梁计算。当盖梁计算跨径与梁高之比，配筋，多根桩柱的盖梁可按连续梁计算。当盖梁计算跨径与梁高之比，对于简支梁当对于简支梁当 ，连续梁，连续梁 时称为时称为“短梁短梁”，应按，应按设计规范设计规范 3 3相关内容作为深受弯构件计算。当刚度比小于相关内容作为深受弯构件计算。当刚度比小于5 5，或桥墩，或桥墩

68、承受较大横向力时，盖梁和桩柱应作为横向刚架的一个整体予以验算。承受较大横向力时，盖梁和桩柱应作为横向刚架的一个整体予以验算。计算盖梁内力时可考虑柱支承宽度的影响计算盖梁内力时可考虑柱支承宽度的影响。 第二章 第三节 桩柱式桥墩计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台66 （二）外力计算（二）外力计算 外力包括上部结构永久作用引起的外力包括上部结构永久作用引起的支点反力支点反力、盖梁自重盖梁自重、活载活载和和施工吊装荷载施工吊装荷载以及以及桥墩沿纵向的水平力桥墩沿纵向的水平力。车道荷载的布置要使各种。车道荷载的布置要使各种组合为盖梁最不利情

69、况，求出支点最大反力作为盖梁的活载。当活组合为盖梁最不利情况，求出支点最大反力作为盖梁的活载。当活载对称布置时，按偏心压力法法（或刚接板梁法、铰接板梁法）计载对称布置时，按偏心压力法法（或刚接板梁法、铰接板梁法）计算。当盖梁为多根柱支承时，其内力计算可按设计规范算。当盖梁为多根柱支承时，其内力计算可按设计规范 3 3考虑桩考虑桩柱支承宽度对削减负弯矩尖峰的影响。桥墩沿纵向的水平力有制动柱支承宽度对削减负弯矩尖峰的影响。桥墩沿纵向的水平力有制动力、温度力、支座摩阻力以及地震力等。力、温度力、支座摩阻力以及地震力等。 第二章 第三节 桩柱式桥墩计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制

70、作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台67 （三）内力计算（三）内力计算 公路桥桩柱式墩台的帽梁通常采用双悬臂式，计算时的控制截面应选取公路桥桩柱式墩台的帽梁通常采用双悬臂式，计算时的控制截面应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对盖梁将产生扭矩，应予

71、以计入。偏心对盖梁将产生扭矩，应予以计入。 （四）配筋验算（四）配筋验算盖梁的配筋验算方法与钢筋混凝土梁配筋类同，根据弯矩包络图配置受盖梁的配筋验算方法与钢筋混凝土梁配筋类同，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抗扭所需要的箍筋及纵向钢筋。当采用预应力混凝土盖梁时，控制截面抗扭所需要的箍筋及纵向钢筋。当采用预应力混凝土盖梁时，预应力钢筋的配置及普通钢筋的配置同预应力混凝土梁。预应力钢筋的配置及普通钢筋的配置同预应力混凝土梁。第二章 第三节 桩柱式桥墩计算桥梁工程第二版，邵旭东主编

72、 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台68 二、柱身计算二、柱身计算 （一）外力计算（一）外力计算桥墩桩柱的外力有上部结构永久作用与盖梁的永久作用引起的反桥墩桩柱的外力有上部结构永久作用与盖梁的永久作用引起的反力以及柱身自重；活载按设计荷载布置车列，得到最不利的作用力以及柱身自重；活载按设计荷载布置车列，得到最不利的作用效应组合，作用效应组合后要分别比较哪一种情况控制桩长和桩效应组合，作用效应组合后要分别比较哪一种情况控制桩长和桩的内力。桥墩的水平力有支座摩阻力和汽车制动力等。的内力。桥墩的水平力有支座摩阻力和汽车制动力等。（二）内力计算（二）内力计算桩柱式墩按桩基

73、础的有关内容计算桩柱的内力和桩的入土深度。桩柱式墩按桩基础的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：向弯矩合力值为： 。第二章 第三节 桩柱式桥墩计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台69（三）配筋验算（三）配筋验算在最不利组合内力作用下，可先配筋，再按钢筋混凝土偏心受压构在最不利组合内力作用下，可先配筋，再按钢筋混凝土偏心受压构件进行验算。圆截面柱的截面配筋计算参照件进行验算。圆截面柱的截面配筋计算参照规范规范

74、 3 3按钢筋混按钢筋混凝土偏心受压构件计算。凝土偏心受压构件计算。（四）抗裂验算（四）抗裂验算 钢筋混凝土圆形和环形截面偏心受压构件的最大裂缝宽度计算按钢筋混凝土圆形和环形截面偏心受压构件的最大裂缝宽度计算按规范规范 3 3中的第中的第6.4.56.4.5条进行。条进行。第二章 第三节 桩柱式桥墩计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台70第四节第四节 柔性排架墩计算柔性排架墩计算一、基本假定一、基本假定（一）外荷载除汽车荷载外，还要计入汽车制动力、温度影响力，（一）外荷载除汽车荷载外，还要计入汽车制动力、温度影响力，必要时还包括墩身受

75、到的风力，但梁身的混凝土收缩、徐变等次必要时还包括墩身受到的风力，但梁身的混凝土收缩、徐变等次要因素可忽略不计。要因素可忽略不计。（二）计算制动力时（二）计算制动力时, , 各墩台受力按墩顶抗推刚度分配。在计算各墩台受力按墩顶抗推刚度分配。在计算土压力时，如设有实体刚性墩台，则全部由有关刚性墩台承受。土压力时，如设有实体刚性墩台，则全部由有关刚性墩台承受。如均为柔性墩，则由岸墩承受土压力，并假定此时各个墩顶与上如均为柔性墩，则由岸墩承受土压力，并假定此时各个墩顶与上部构造之间不发生相对位移。部构造之间不发生相对位移。（三）计算温度变形时，墩对梁产生的竖向弹性拉伸或压缩影响（三）计算温度变形时，

76、墩对梁产生的竖向弹性拉伸或压缩影响忽略不计，而只计桩墩顶部水平力对桩墩所引起的弯矩的影响。忽略不计，而只计桩墩顶部水平力对桩墩所引起的弯矩的影响。（四）在计算梁墩之间橡胶支座的水平力剪切变形时，忽略因梁（四）在计算梁墩之间橡胶支座的水平力剪切变形时，忽略因梁体的偏转角对它的影响。体的偏转角对它的影响。第二章 第四节 柔性排架墩计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台71图图 5-2-8 5-2-8 梁桥柔性排架墩计算图式梁桥柔性排架墩计算图式第二章 第四节 柔性排架墩计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学

77、院桥梁系第五篇 桥梁墩台72二、计算步骤二、计算步骤（一）桥墩抗推刚度的计算（一）桥墩抗推刚度的计算抗推刚度是指使墩顶产生单位水平位移所需施加的水平反力。抗推刚度是指使墩顶产生单位水平位移所需施加的水平反力。 1 1、当墩柱下端固定在基础或承台顶面时，、当墩柱下端固定在基础或承台顶面时， 2 2、当考虑桩侧土的弹性抗力时，则按桩基础的有关公式计算，、当考虑桩侧土的弹性抗力时，则按桩基础的有关公式计算，第二章 第四节 柔性排架墩计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台73 上式中：上式中： 单位水平力作用在第单位水平力作用在第i个柔性墩顶产

78、生的水平位移（个柔性墩顶产生的水平位移（m/kN）；）； 第第i墩柱下端固接处到墩顶的高度（墩柱下端固接处到墩顶的高度（m）；）； I 墩身横截面对形心轴的惯性矩（墩身横截面对形心轴的惯性矩（m4）。）。（二）橡胶支座抗推刚度的计算（二）橡胶支座抗推刚度的计算图图 5-2-9 5-2-9 板式橡胶支座的剪切变形板式橡胶支座的剪切变形第二章 第四节 柔性排架墩计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台74将式（将式（5-2-105-2-10）两边各乘以）两边各乘以 ，并注意到，并注意到经过整理简化后，则得支座的抗推刚度为：经过整理简化后，则得

79、支座的抗推刚度为：式中：式中： 橡胶材料的剪切模量；橡胶材料的剪切模量； 橡胶片的总厚度；橡胶片的总厚度； 支座承压面积的总和；支座承压面积的总和； 分别为水平力和相应剪切位移。分别为水平力和相应剪切位移。第二章 第四节 柔性排架墩计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台75（三）墩与支座的组合抗推刚度（三）墩与支座的组合抗推刚度（四）墩顶制动力的计算（四）墩顶制动力的计算 式中：式中： 作用在第作用在第i i墩台的制动力（墩台的制动力（kNkN）；）； T T 全桥（或一联）承受的制动力（全桥（或一联）承受的制动力（kNkN）。）。于是

80、墩顶水平位移为：于是墩顶水平位移为：第二章 第四节 柔性排架墩计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台76（五）梁的温度变形引起的水平力（五）梁的温度变形引起的水平力 当温度下降时桥梁上部结构将缩短，两岸边排架向河心偏移。当当温度下降时桥梁上部结构将缩短，两岸边排架向河心偏移。当温度上升时，桥梁上部结构将伸长，两岸边排架向路堤偏移。因此，温度上升时，桥梁上部结构将伸长，两岸边排架向路堤偏移。因此，无论温度升高或降低，必然存在一个温度变化时偏移值等于零的位置无论温度升高或降低，必然存在一个温度变化时偏移值等于零的位置（称为温度中心）。在求排

81、架的偏移值时，需先求出这个位置。（称为温度中心）。在求排架的偏移值时，需先求出这个位置。图图 5-2-10 5-2-10 温度变化时柔性排架墩的偏移图式温度变化时柔性排架墩的偏移图式第二章 第四节 柔性排架墩计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台77如图如图5-2-105-2-10所示，图中：所示，图中：x0x0为温度中心为温度中心0 00 0线至线至0 0号排架的距离；号排架的距离； i i桩的序号，桩的序号，i=0i=0，1 1，2 2n n，n n为总排架数减为总排架数减1 1； 第跨的跨径。第跨的跨径。如果用如果用x1x1、x2

82、x2xixi表示自表示自0 00 0线至线至1 1，2 2i i号排架的距离，则得号排架的距离，则得各墩顶部由温度变化引起的水平位移为各墩顶部由温度变化引起的水平位移为 ：式中：式中： 上部结构的线膨胀系数；上部结构的线膨胀系数； 温度升降的度数。温度升降的度数。 ， 均带有正负号，以自均带有正负号，以自0 00 0线指向线指向x x轴正轴为正轴正轴为正第二章 第四节 柔性排架墩计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台78各排架桩顶所受的温度力为各排架桩顶所受的温度力为: 在温变作用下，各墩顶水平力之和必为零，即：在温变作用下，各墩顶水平

83、力之和必为零，即：联立解式（联立解式（5-2-175-2-17） （5-2-205-2-20）便得到，）便得到，第二章 第四节 柔性排架墩计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台79当各跨跨径相同都为当各跨跨径相同都为L L时，时，（六）由墩顶不平衡弯矩产生的水平位移（六）由墩顶不平衡弯矩产生的水平位移（七）计入和墩身自重（七）计入和墩身自重 影响，但不计入支座约束影响的墩顶影响，但不计入支座约束影响的墩顶总水平位移总水平位移第二章 第四节 柔性排架墩计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇

84、桥梁墩台80这是一个几何非线性分析的问题，可以应用瑞雷这是一个几何非线性分析的问题，可以应用瑞雷里兹法和最小势能里兹法和最小势能原理求其近似解，即首先假定此悬臂墩的近似变形曲线为（图原理求其近似解，即首先假定此悬臂墩的近似变形曲线为（图5-2-115-2-11所示）。所示）。式中：式中： 作用于墩顶处的水平力，其作用方向与轴一致者为正，作用于墩顶处的水平力，其作用方向与轴一致者为正，反之为负；反之为负； 作用于墩顶处的不平衡力矩，若由它引起的墩顶水平作用于墩顶处的不平衡力矩，若由它引起的墩顶水平位移与的效应相一致时，则取与同号，反之，则取与异号。位移与的效应相一致时，则取与同号，反之，则取与异

85、号。第二章 第四节 柔性排架墩计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台81（八）计入板式橡胶支座约束影响后的桩墩计算（八）计入板式橡胶支座约束影响后的桩墩计算 图图5-2-8b5-2-8b）中明确展示，每个桥墩的顶部并非完全自由，而是）中明确展示，每个桥墩的顶部并非完全自由，而是受到板式橡胶支座的弹性约束的。梁体上的水平力是通过板式支座受到板式橡胶支座的弹性约束的。梁体上的水平力是通过板式支座与墩、梁接触面的摩阻力传递至桥墩，它既使墩顶产生水平位移，与墩、梁接触面的摩阻力传递至桥墩，它既使墩顶产生水平位移，而又使板式支座产生剪切变形，如图

86、而又使板式支座产生剪切变形，如图5-2-12b5-2-12b）所示。当梁体完成了）所示。当梁体完成了这个水平力的传递以后，梁体便处于暂时的稳定状态。这时由于存这个水平力的传递以后，梁体便处于暂时的稳定状态。这时由于存在有轴力和墩身自重的影响，将使墩顶产生附加变形。于是，板式在有轴力和墩身自重的影响，将使墩顶产生附加变形。于是，板式橡胶支座由原来传递水平力的功能转变为抵抗墩顶继续变形的功能，橡胶支座由原来传递水平力的功能转变为抵抗墩顶继续变形的功能，当墩身很柔时，有可能使支座原来的剪切变形先恢复到零，逐渐过当墩身很柔时，有可能使支座原来的剪切变形先恢复到零，逐渐过渡到反向状态，如图渡到反向状态，

87、如图5-2-12c5-2-12c）所示。根据这个工作机理，便可将每）所示。根据这个工作机理，便可将每座桥墩的受力状态（图座桥墩的受力状态（图5-2-13a5-2-13a）分解为两个工作状态的组合。）分解为两个工作状态的组合。第二章 第四节 柔性排架墩计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台82图图 5-2-12 5-2-12 板式橡胶支座工作机理板式橡胶支座工作机理第二章 第四节 柔性排架墩计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台83 1 1、不计几何非线性效应的普通悬臂墩（图、不计

88、几何非线性效应的普通悬臂墩（图5-2-13b5-2-13b），它可按墩顶上），它可按墩顶上的各个外力先分别计算，然后进行内力或变形的叠加。的各个外力先分别计算，然后进行内力或变形的叠加。2 2、将支座模拟为具有刚度为的弹簧支承，将引起几何非线性效应影、将支座模拟为具有刚度为的弹簧支承，将引起几何非线性效应影响的轴力换算为由桥墩与支座共同来承担的等效附加水平力响的轴力换算为由桥墩与支座共同来承担的等效附加水平力 ，如，如图图5-2-13c5-2-13c）所示。该等效附加水平力可按下式计算：）所示。该等效附加水平力可按下式计算：由此可以得到墩顶处的附加水平位移由此可以得到墩顶处的附加水平位移 ，即

89、，即:第二章 第四节 柔性排架墩计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台84由墩顶分担的附加水平力由墩顶分担的附加水平力 为为由弹簧支承分担的附加水平力由弹簧支承分担的附加水平力 或支反力或支反力 为为（九）几何非线性效应的整体分析（九）几何非线性效应的整体分析当确定出在一种工况下各个墩顶处的等效附加水平力之后，便可将当确定出在一种工况下各个墩顶处的等效附加水平力之后，便可将它们布置到图它们布置到图5-2-8b5-2-8b）所示的图式中进行整体分析。这里要考虑）所示的图式中进行整体分析。这里要考虑下列三种边界条件：下列三种边界条件：第二章

90、 第四节 柔性排架墩计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台851 1、当一联结构的两端为固定式桥台并设置板式橡胶支座时，则按图、当一联结构的两端为固定式桥台并设置板式橡胶支座时，则按图5-5-2-14a2-14a）所示的图式分析；）所示的图式分析；2 2、当其两端为柔性温度墩和板式橡胶支座时，则按图、当其两端为柔性温度墩和板式橡胶支座时，则按图5-2-14b5-2-14b）所示）所示的图式分析；的图式分析；3 3、两端设置的是摩阻力甚小的聚四氟乙烯滑板支座时、两端设置的是摩阻力甚小的聚四氟乙烯滑板支座时, ,则按两端为活则按两端为活动铰

91、支座的图式计算动铰支座的图式计算, ,如图如图5-2-14c5-2-14c）所示。）所示。图图 5-2-13 5-2-13 考虑几何非线性效应的计算模型考虑几何非线性效应的计算模型第二章 第四节 柔性排架墩计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台86图图 5-2-145-2-14几何非线性效应的整体分析几何非线性效应的整体分析第二章 第四节 柔性排架墩计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台87第五节第五节 桥台计算桥台计算一、重力式桥台的计算一、重力式桥台的计算 （一）作用于桥台上

92、的荷载（一）作用于桥台上的荷载 1. 1. 永久作用永久作用 1 1）上部结构重力通过支座（或拱座）在台帽上的支承反力；）上部结构重力通过支座（或拱座）在台帽上的支承反力； 2 2）桥台重力（包括台帽、台身、基础和土的重力）；）桥台重力（包括台帽、台身、基础和土的重力）； 3 3）混凝土收缩在拱座处引起的反力；）混凝土收缩在拱座处引起的反力； 4 4）水的浮力；）水的浮力； 5 5）台后土侧压力，宜以主动土压力计算，其大小与压实程序有关。）台后土侧压力，宜以主动土压力计算，其大小与压实程序有关。第二章 第五节 桥台计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系

93、第五篇 桥梁墩台882. 2. 可变作用可变作用 （1 1）作用在上部结构上的汽车荷载，除对钢筋混凝土桩）作用在上部结构上的汽车荷载，除对钢筋混凝土桩( (或柱或柱) )式桥台式桥台应计入冲击力外，其它各类桥台均不计冲击力；应计入冲击力外，其它各类桥台均不计冲击力； （2 2）人群荷载；）人群荷载； （3 3）活载引起的土侧压力。）活载引起的土侧压力。 （4 4）汽车荷载引起的制动力；）汽车荷载引起的制动力； （5 5）上部结构因温度变化在支座（或拱座）上引起的摩阻力（或反力）上部结构因温度变化在支座（或拱座）上引起的摩阻力（或反力）。（与桥墩不同的是，对于桥台不需计及纵、横向风力，流水压力，

94、冰压。（与桥墩不同的是，对于桥台不需计及纵、横向风力，流水压力，冰压力）力）3. 3. 偶然作用偶然作用只包含地震力，不考虑船只或漂浮物的撞击力等只包含地震力，不考虑船只或漂浮物的撞击力等第二章 第五节 桥台计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台89（二）作用效应组合（二）作用效应组合1. 1. 梁桥桥台的荷载布置及组合梁桥桥台的荷载布置及组合图图5-2-185-2-18仅示出了车辆荷载沿顺桥向的三种布置方案，即：仅示出了车辆荷载沿顺桥向的三种布置方案，即：1)1)仅在桥仅在桥跨结构上布置荷载；跨结构上布置荷载；2 2）仅在台后破坏棱体

95、上布置车辆荷载；）仅在台后破坏棱体上布置车辆荷载；3 3）在桥）在桥跨结构上和台后破坏棱体上都布置车辆荷载。跨结构上和台后破坏棱体上都布置车辆荷载。图图5-2-18 5-2-18 作用在梁桥桥台上的荷载作用在梁桥桥台上的荷载第二章 第五节 桥台计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台902. 2. 拱桥桥台的荷载布置及组合拱桥桥台的荷载布置及组合 同梁桥重力式桥台一样，先进行最不利荷载位置的布置方案，再拟同梁桥重力式桥台一样，先进行最不利荷载位置的布置方案，再拟定各种作用效应组合。对于单跨无铰拱的顺桥向活载布置一般取图定各种作用效应组合。

96、对于单跨无铰拱的顺桥向活载布置一般取图5-2-5-2-1919和图和图5-2-205-2-20两种方案：即活载布置在台背后破坏棱体上和活载布置在两种方案：即活载布置在台背后破坏棱体上和活载布置在桥跨结构上。桥跨结构上。图图 5-2-19 5-2-19 作用在拱桥桥台台后的荷载（第一种情况）作用在拱桥桥台台后的荷载（第一种情况） 图图5-2-20 5-2-20 作用在拱桥桥跨结构上的荷载（第二种情况作用在拱桥桥跨结构上的荷载（第二种情况）第二章 第五节 桥台计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台91（三）桥台承载能力、偏心和稳定性验算（三

97、）桥台承载能力、偏心和稳定性验算 桥台台身承载能力、基底承载力、偏心以及桥台稳定性验算和桥台台身承载能力、基底承载力、偏心以及桥台稳定性验算和桥墩相同。如果桥墩相同。如果U U型桥台两侧墙宽度不小于同一水平截面前墙全长型桥台两侧墙宽度不小于同一水平截面前墙全长的的0.40.4倍时，桥台台身截面验算应把前墙和侧墙作为整体考虑其受倍时，桥台台身截面验算应把前墙和侧墙作为整体考虑其受力。否则，台身前墙应按独立的挡土墙进行验算。力。否则，台身前墙应按独立的挡土墙进行验算。 二、梁桥轻型桥台的计算特点二、梁桥轻型桥台的计算特点 （一）桥台作为竖梁时的强度计算（一）桥台作为竖梁时的强度计算 1. 1. 验

98、算截面处的竖直力验算截面处的竖直力N N它包括以下三项：它包括以下三项：第二章 第五节 桥台计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台921 1）桥跨结构恒载在单位宽度桥台上的支点反力）桥跨结构恒载在单位宽度桥台上的支点反力N1N1；2 2）单位宽度台帽的自重）单位宽度台帽的自重N2N2；3 3）验算截面以上单位宽度台身的自重）验算截面以上单位宽度台身的自重N3N3。于是。于是2. 2. 土压力计算土压力计算 土土压压力力及及计计算算图图式式 第二章 第五节 桥台计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁

99、系第五篇 桥梁墩台931 1）计算宽度为）计算宽度为B B的桥台由填土本身引起的主动土压力的桥台由填土本身引起的主动土压力ETET它呈三角形分布，其计算公式为它呈三角形分布，其计算公式为 2 2）计算宽度为）计算宽度为B B的桥台由车辆荷载引起的土压力的桥台由车辆荷载引起的土压力当土层特性无变化，由车辆荷载引起的土压力呈均匀分布，其标准值当土层特性无变化，由车辆荷载引起的土压力呈均匀分布，其标准值在在 时可按下式计算：时可按下式计算：第二章 第五节 桥台计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台944 4）等代土层厚度）等代土层厚度h h式

100、中：式中： 台后填土容重；台后填土容重； 土的内摩擦角；土的内摩擦角； 填土表面与水平面的夹角；填土表面与水平面的夹角； 桥台或档土墙与竖直面的夹角；桥台或档土墙与竖直面的夹角； 台背或墙背与填土间的摩擦角。台背或墙背与填土间的摩擦角。 布置在布置在B Bl l0 0面积内的车轮或履带重；面积内的车轮或履带重； B B桥台计算宽度；桥台计算宽度； 计算土层高度；计算土层高度； 台后填土的破坏棱体长度，同时台后填土的破坏棱体长度，同时第二章 第五节 桥台计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台95式中：式中：当时，破坏棱体破裂面与竖直线间夹

101、角。当时，破坏棱体破裂面与竖直线间夹角。3. 3. 台身内力计算台身内力计算 1 1）计算图式）计算图式台身按上下铰接的简支梁计算，如图台身按上下铰接的简支梁计算，如图5-2-21b5-2-21b）所示。对于有台背的）所示。对于有台背的桥台，因上部构造与台背间的缝隙已用砂浆或小石子混凝土填实，桥台，因上部构造与台背间的缝隙已用砂浆或小石子混凝土填实，保证了有牢靠的支撑作用。因此，台身受弯的计算跨径为保证了有牢靠的支撑作用。因此，台身受弯的计算跨径为 桥跨跨结构与支撑梁构与支撑梁间的的净距；距；d d支撑梁的高度；支撑梁的高度；c c桥台背台背墙的高度。的高度。式中：式中：第二章 第五节 桥台计

102、算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台962 2）内力计算）内力计算在计算截面弯矩在计算截面弯矩M M时，轴力时，轴力N N的影响忽略不计，而是放在强度验算中考虑。的影响忽略不计，而是放在强度验算中考虑。对于跨中截面其弯矩为对于跨中截面其弯矩为在台帽顶部截面的剪力为在台帽顶部截面的剪力为在支撑梁顶面处的剪力为在支撑梁顶面处的剪力为第二章 第五节 桥台计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台97（二）桥台在本身平面内的弯曲验算（二）桥台在本身平面内的弯曲验算图图 5-2-225-2-2

103、2桥台受力图式桥台受力图式 5-2-235-2-23桥台自重引起的基础应力分布图桥台自重引起的基础应力分布图 设梁上作用着一段对称的均布荷载，则梁的最大弯矩产生在中点，其计算设梁上作用着一段对称的均布荷载，则梁的最大弯矩产生在中点，其计算公式为：公式为： 第二章 第五节 桥台计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台98式中：式中： 基础长度；基础长度；桥台中心线至分布荷载边缘的距离；桥台中心线至分布荷载边缘的距离； 特征系数，其公式为特征系数，其公式为其中：其中： k k土的弹性抗力系数，若无试验资料时，可按规范或手册采土的弹性抗力系数，

104、若无试验资料时，可按规范或手册采用。用。 E E、I I桥台的弹性模量和截面惯性矩。桥台的弹性模量和截面惯性矩。第二章 第五节 桥台计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台99 （三）基底应力验算（三）基底应力验算桥台的基底应力为桥台本身自重引起的和桥跨结构的恒载及活载引起桥台的基底应力为桥台本身自重引起的和桥跨结构的恒载及活载引起的应力之和。桥台自重引起的基底应力可按台墙因自重不致发生弯曲的应力之和。桥台自重引起的基底应力可按台墙因自重不致发生弯曲的假定（图的假定（图5-2-235-2-23）计算。荷载引起的基底最大应力可按下式求得。）

105、计算。荷载引起的基底最大应力可按下式求得。 式中的式中的b b为基础宽度，其余符号同前。为基础宽度，其余符号同前。三、拱桥组合式桥台的计算特点三、拱桥组合式桥台的计算特点组合式桥台由前台与后座两部分组成，在受力上，前台桩基或沉井基础组合式桥台由前台与后座两部分组成，在受力上，前台桩基或沉井基础承受竖向力，一般采用桩基或沉井基础；拱的水平推力则主要由后座基承受竖向力，一般采用桩基或沉井基础；拱的水平推力则主要由后座基底的摩阻力及台后的主动土压力来平衡。底的摩阻力及台后的主动土压力来平衡。第二章 第五节 桥台计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥

106、梁墩台100 考虑到拱桥桥台一般不宜作水平位移，而组合式桥台前台桩基或考虑到拱桥桥台一般不宜作水平位移，而组合式桥台前台桩基或沉井的水平位移值均涉及土的特性和土抗力，也难以准确计算，组合沉井的水平位移值均涉及土的特性和土抗力，也难以准确计算，组合式桥台的计算一般按上述受力特点采用静力平衡法进行。该法计算简式桥台的计算一般按上述受力特点采用静力平衡法进行。该法计算简单，计算结果偏安全，计算时一般取前台基桩或沉井基础承担单，计算结果偏安全，计算时一般取前台基桩或沉井基础承担10%-25%的拱的水平推力，无斜桩时取低值。的拱的水平推力，无斜桩时取低值。 若计算时有确切的计算参数，如侧向地基系数、竖向

107、地基系数、若计算时有确切的计算参数，如侧向地基系数、竖向地基系数、地基剪切系数等，可将土体视为具有随深度成正比例增长变化的地基地基剪切系数等，可将土体视为具有随深度成正比例增长变化的地基系数的弹性变形介质，考虑前后台共同承受拱的水平推力，其分担比系数的弹性变形介质，考虑前后台共同承受拱的水平推力，其分担比例由两者的变形协调原则确定，这一方法称之为变形协调法，该法适例由两者的变形协调原则确定，这一方法称之为变形协调法，该法适用于按静力平衡法计算时后座桥台摩阻力和土压力不足以平衡水平力用于按静力平衡法计算时后座桥台摩阻力和土压力不足以平衡水平力的情形。的情形。 第二章 第五节 桥台计算桥梁工程第二版，邵旭东主编 人民交通出版社 课件制作：湖南大学土木学院桥梁系第五篇 桥梁墩台101E N D