桥梁下部结构.doc

第五章 桥梁墩台内容提要：在本章内主要介绍桥梁墩台在基础以上部分的构造型式。除了常用的重力式墩台外，还介绍了公路桥梁上日益推广使用的各类轻型墩台的构造型式。学习的基本要求：1、掌握桥梁墩台的组成和作用2、了解梁桥和拱桥重力式桥墩及各种轻型桥墩的构造3、了解梁桥和拱桥重力式桥台及各种轻型桥台的构造第一节 桥墩一、概述桥墩主要由墩帽、墩身和基础三部分组成。它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。此外它还承受流水压力、风力以及可能出现的冰荷载、船只或漂流物的撞击力。当前世界各国的桥梁建设的迅速发展，不仅反映在上部结构的造型新颖上，而且也还反映在下部结构向轻型合理、造型美观的方向发展上，改变以往粗柱胖墩的形象。1、 大跨径桥梁既要考虑墩身的轻巧，又要考虑能有利于上部结构的受力和施工，于是创造出X形、V形墩等各种优美的立面形式。2、 城市立交桥为了能从上面承受、托较宽的桥面，在下面能减小墩身和基础尺寸，常常将桥墩在横方向上做成独柱式或排柱式，倾斜式、双叉式、四叉式、T形、V形和X形等各种各样的桥墩形式。3、 高架桥：采用空心桥墩，将墩身内部作为空腔体，减少圬工体积、节约材料或减轻自重。桥梁上常用的桥墩形式大体上可以归纳为两大类：重力式桥墩、轻型桥墩。二、重力式桥墩这类桥墩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，小桥也往往采用重力式墩。它的主要缺点是圬工体积较大，自重和阻力面积也大。1、 墩帽：墩帽是桥墩顶部的传力部分，通过支座支承上部结构，并将相邻两孔的恒载、活载传到墩身。顶面常做成双向10%的排水坡，平面形状为矩形或圆端形，四周较墩身出檐510cm。另外，在一些宽桥或墩身较高的桥梁中，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。 2、 墩身：墩身是桥墩的主体。平面通常做成圆端形或尖端形。墩身常以20:130:1的比例向下放坡（上端小、下端大）。3、 基础：基础是介于墩身与地基之间的传力结构。它的平面尺寸比墩身底截面尺寸略大，四周每边放大0.250.75cm。可以是单层，或2至3层台阶式。三、轻型桥墩当地质条件较差时，为节省圬工、减轻自重和地基负担，或城市立交桥、高架桥要求下部结构要轻巧、空间要通透、施工要简单时，可采用轻型桥墩。1、 钢筋混凝土薄壁桥墩：厚度薄。2、 柱式桥墩：由分离的两根或多根立柱组成，顶部由承台将它们联成整体。（钻孔灌注桩）3、 柔性排架墩：单排或双排的钢筋混凝土桩与钢筋混凝土盖梁连接而成。四、桥墩实例荷兰布里尔斯-马斯桥V型墩：荷兰鹿特丹以西的马斯桥，其V型墩造型令人明显感觉到荷载自然流畅地通过V型墩斜腿迅速集中传至基础，心理引诱线非常清晰。V型墩在横桥向分为并列三个，侧面观之虚实相间，空透活泼。 菱形墩造型：图为巴黎一高速公路跨越塞纳河的一座桥梁。桥墩采用菱形柱体造型。每一个墩柱都有一个与上部主梁结构相协调一致的轴线，完全掩盖了河道与桥轴线斜交的事实。日本梅田大桥桥墩造型：日本群马县修建的梅田大桥，为三跨连续刚构桥。桥墩上端为双壁结构，其下形成一体，同时侧面采用凹入0.8m的墩身截面，形成一种变化有致的墩身造型。 马拉开波桥V型墩-X型墩：图为委内瑞拉马拉开波桥的V型墩和X型墩。因主孔桥面高，采用X型墩避免上口张得过大，造型轻盈有力，构思别出新意。 城市立交桥Y型墩：图为一座城市大型立交桥，由于桥高跨大，桥下采用高大粗壮的Y型墩，代替以往的双排墩柱。Y型墩能更好保证桥下各方向净空，尤其对斜交叉口。城市高架桥Y型墩：图为一城市高架桥的Y型墩，隐形盖梁，斜腿直接支承上部主梁。 V型薄壁墩：图为哈尔滨市中山立交桥采用的大悬臂V型薄壁墩，造型简洁，通视效果好。 隐式盖梁圆柱墩：柱式墩可设计成无盖梁 单薄壁墩：无盖梁的薄壁墩单侧薄壁式墩：图为单侧悬臂式墩帽，给人一种独特的支承和抬起的力量感受。 不等高Y型墩：该桥是Y型桥墩，根据上部结构要求，采用两叉不等高不对称造型。刚架桥墩身造型：图为一座刚架桥桥墩，其上下部结构连接线形流畅协调，墩身形体造型富于变化，是一座构思很精美的桥梁。 以下是几个桥墩造型失败的例子。重力式分离墩：图为两个分离墩身的重力式墩，支承结构与梁高及跨径来比略显柔弱，有头重脚轻之感。重力式墩：该桥桥墩由于侧坡较大，给人以桥墩体量笨重之感。 林立的墩柱：图为我国宜黄高速公路上的车荆河大桥，设计成4根墩柱，造成桥下墩柱连片林立，视觉零乱。实际该桥完全可以采用3根柱，并对盖梁和墩柱造型加以适当处理，就可以获得良好效果。日本志知川高架桥林立的墩柱：日本本州四国联络线的志知川高架桥是一座21孔18跨径的空心板梁桥，下部采用四根方柱式桥墩，从桥下侧面一看，全部是林立的墩柱，已经没有或很少有通透的空间，使人观之感到杂乱无章和烦闷不畅。 第二节 桥台一、概述桥台主要由台帽、台身和基础三部分组成。它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。此外它是衔接两岸接线路堤的构造物；既要能挡土护岸，又要能承受台背填土及填土上车辆荷载所产生的附加侧压力。桥梁上常用的桥台形式大体上可以归纳为两大类：重力式桥台、轻型桥台。二、重力式桥台这类桥台的主要特点是靠自身重量来平衡外力而保持其稳定。它们是由台帽、台身和基础三部分组成。由于台身是由前墙和两个侧墙构成的U字形结构，故而得名。U形桥台的优点是构造简单，可以用混凝土或片、块石砌筑。它的主要缺点是桥台体积和自重较大，也增加了对地基的要求。1、 台帽：台帽的构造和尺寸要求与相应的墩帽有许多共同之处，不同的是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墙背墙。2、 台身：台身由前墙和侧墙组成，结合成一体，兼有挡土墙的作用。台身的宽度通常与路基的宽度相同。两个侧墙间宜填以渗水性较好的土，为排除桥台前墙后的积水，应于侧墙间在略高于高水位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。锥坡下缘与前墙下缘相齐。锥坡坡度一般由纵向1:1逐渐变至横向为1:1.5，以便和路堤边坡一致。其平面形状为1/4椭圆。锥坡用土夯实而成，其表面用片石砌筑。侧墙尾端应有不小于75cm的长度伸入路堤内，保证与路堤有良好的衔接。3、 基础：基础是介于台身与地基之间的传力结构。它的平面尺寸比台身底截面尺寸略大，四周每边放大0.250.75cm。可以是单层，或2至3层台阶式。三、轻型桥台轻型桥台力求体积轻巧、自重要小，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，并为在软土地基上修建桥台开辟了经济可行的途径。1、 设有支撑梁的轻型桥台：它的特点是，台身为直立的薄壁墙，台身两侧有翼墙（分为一字形、八字形、耳墙式轻型桥台）。在两桥台下部设置钢筋混凝土支撑梁，以防止桥台的倾斜滑移。2、 埋置式桥台：是将台身埋在锥形护坡中，只露出台帽在外以安置支座及上部构造。这样，桥台所受土压力大为减少，桥台体积也相应减少。不需要侧墙，只附有短小的钢筋混凝土耳墙。埋置式桥台的共同缺点是护坡伸入到桥孔，会压缩河道；或为不压缩河道，则增加了桥长。3、 钢筋混凝土薄壁桥台：前墙+薄壁侧墙+扶壁墙（间距：2.53.5m），分为U形或八字形。4、 加筋土桥台：台帽+台身（竖向面板+拉杆+锚定板）+填料。其工作原理是：竖向面板后填料的主动土压力作用到面板，再通过拉杆将该力传递给锚定板，而锚定板则依靠板前土体产生的抗拔力来平衡拉杆拉力，使整个结构处于稳定状态。小 结桥梁墩（台）主要由墩（台）帽、墩（台）身和基础三部分组成。它们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。此外桥墩还承受流水压力、风力以及可能出现的冰荷载、船只或漂流物的撞击力。桥台是衔接两岸接线路堤的构造物；既要能挡土护岸，又要能承受台背填土及填土上车辆荷载所产生的附加侧压力。桥梁上常用的墩（台）形式大体上可以归纳为两大类：重力式墩（台）、轻型墩（台）。重力式墩、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、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