桥梁桥墩施工课件.ppt

共128 1 第二章桥梁的墩台 一 梁桥桥墩受力状态 上部结构 受弯受剪下部结构 竖向 通过支座传来的上部结构恒 活载 汽 挂车 和自身自重顺桥向 制动力 温度影响力 风力 地震力等水平横桥向 水压力 冰撞击力 风力 地震力等 2 1桥墩 共128 2 特点 a 利用自身重量 包括桥跨结构重 平衡外力 而保证桥墩的稳定 b 圬工结构 砖 石 砼结构 不设受力钢筋仅配构造钢筋 c 为了减少圬工体积 墩帽有时设计成悬臂式或托盘式 缺点 圬工体积大 自重和阻水面积大 要求地基土承载力较高 适用条件 较大的大 中型桥梁 跨度大 受支座反力大 增加自重和稳定性 b 流冰 漂流物较多的河流中 因体积大不怕碰撞 c 砂石料方便地区 可就地取材 一 类型 实体式桥墩 重力式 共128 3 松花江铁路大桥 共128 4 co莱茵河桥是战后德国修建的第一座细长的钢箱梁桥 以代替原来受毁坏的悬索桥 主梁高度在支座处为7 8m 跨中为3 3m 相应的细长比为1 24和1 56 主桥采用正交异性板 钢筋混凝土磨耗层 共128 5 共128 6 BO莱茵河桥宽39 7m 主梁横截面由两个箱梁和一块正交异性板组成 支座处梁高9m 跨中4 2m 相应的细长比分别为1 26和1 55 该桥采用变高度腹板 以满足通航要求 共128 7 委内瑞拉卡罗尼河桥 第一座顶推施工的桥梁 两车道 桥宽10米 比桥面稍底处两侧各有2 8米的人行道 箱梁高5 6米 是主跨的1 17 上部结构由每节段9 2米的预制阶段拼装 全长500米 对称张拉 顶推时在跨中使用了辅助墩 上部结构顶推重力约为98100KN 采用两台2934KN水平千斤顶单点顶推 最大顶推力为3924KN 1977 78年 通过在旁边顶推施工另一座姐妹桥 扩大了桥梁的通行能力 共128 8 共128 9 空心墩 材质 砼 钢筋混凝土 预应力混凝土 绝大部分为钢筋混凝土 构造 横隔板 增加整体刚度检查口 方便检查通风口 减少温差影响 应用范围 高桥墩圬工量减少的较多 特别是跨山谷的 下面无水 桥梁 不宜在流速大并夹有大量泥沙和可能有船舶 冰 漂流物撞击的河流中应用 共128 10 南昆线清水大桥 共128 11 南昆线清水大桥的总体布置图 共128 12 早期空心墩仿照竹节构造 每隔一定高度设置一道横隔板 横隔板对空心结构的抗扭有明显作用 对薄壁的稳定也有帮助 但内力分析和模型试验证明 一般空心墩所受扭矩很小 薄壁的局部稳定一般不控制设计 因此现在的趋势是不设或少设横隔板 这样对对滑模施工更为方便 空心式桥墩的顶部可设置实体段 以便布置支座 均匀传力并减少对空心墩壁的冲击 实体段的高度取1 2m 墩身与底部或顶面交界处 为改善应力集中 应采用墩壁局部加厚或设置实体段的措施 图为南昆线清水河桥空心高墩 墩高100m 的构造图 在流速大并夹有大量泥砂石的河流 以及在可能有船只 冰和漂流物冲击的河流中采用薄壁空心墩时 应采取有效防护措施 如在设计水位以下的墩身改用实体段 共128 13 共128 14 湘潭湘江二桥细部构造图 湘潭湘江二桥位于湖南省湘潭市向家塘 为一预应力混凝土连续梁桥 全长1830 5m 主桥分跨为50 5x90 50 7x42 84 m 连续梁 南北引桥分别为7x16 2x12 m 和2x15 11 42 49x16 m 简支空心板 桥宽20 5m 主桥采用斜腹板单箱单室箱梁 箱顶宽20 5m 底宽由8m变至9 16m 跨中梁高2 5m 根部高5 4m 采用三向预应力配筋 纵向预应力筋无下弯束 变高度梁采用平衡悬臂浇筑和悬臂拼装两种方法施工 等高度梁采用采用多点顶推法施工 主桥下部结构采用双柱式墩和大直径 2 8m 3 5m钻孔桩基础 采用牙轮式旋转机施工 共128 15 国家重点工程 赣龙铁路全线最高桥墩松头江特大桥桥墩 该桥墩高98米 共128 16 柱式墩 构造 墩身为柱 下面配桩或刚性扩大基础 有时采用桩柱一体为桩柱式 盖梁 共128 17 适用条件 桥跨不大于30米 墩高不高于10米情况 2 必须采用钢筋砼或预应力混凝土 特别是单柱式必须采用预应力混凝土 特点 1 轻巧 圬工量小 共128 18 柔性排架墩 柔性排架墩由柔性桩柱墩 柱式 主梁和刚性墩台组成的一联或多联的连续铰接刚架体系 既桥梁的上 下部构成一个共同承受外力和变形的整体 将上部结构传来的水平力 制动力 温度影响力等 传到全桥各柔性墩台或相邻的刚性墩台上 使其整体受力 以减少柔性墩所受到的水平力 从而达到减少墩身截面的目的 共128 19 两个活动支座之间或刚性台与第一个活动支座间称为一联 既由固定支座将各墩柱连接成一联 有时通过连续桥面或主梁为连续梁连成一联 联 温度墩为两排靠在一起又互不联系的柱墩 为的是在温度变化情况下 联与联之间互不影响 往往在每联之间设温度墩 为承受较大的水平力有时在每联中设刚性墩 刚性墩为重力式墩或双排墩 注意双柱墩是横桥向的而双排墩是顺桥向的 温度墩和刚性墩 共128 20 图中为处于交通拥挤地段连接商业中心的高架桥 该桥平面上呈Y型 柱式墩支承 共128 21 共128 22 共128 23 杭州湾大桥南岸连接线工程 共128 24 桥墩上撞击的痕迹分析 很有可能是船队猛烈撞击桥墩所致 容易撞坏 共128 25 图为桥墩有明显的裂缝 共128 26 共128 27 共128 28 桥梁与环境 共128 29 共128 30 来广营立交桥 共128 31 共128 32 已完工的双柱墩 共128 33 共128 34 共128 35 润扬长江公路大桥南引桥 共128 36 无土草坪 草地 言外之意就是在土地上种的草坪 但是 近日有一种无需土壤也照样生长的草坪已种在上海 北京的建筑物顶 立交桥桥墩的水泥板上 专家建议 有关部门应该鼓励推广这种无土草坪 减少有土草皮的使用 共128 37 桐庐富春江特大桥 桥墩侵占河道直接影响行洪 共128 38 武汉黄陵大桥 桥底到处被挖 共128 39 桥基被掏空 桥墩也被毁 黄陵大桥 位于蔡甸区黄陵镇的东荆河上 是武汉市南环路的主要桥梁 于2002年正式投入使用 记者前日在此看到 该桥桥基桥墩确已受到破坏 桥基泥土全被翻了一遍 许多桥基的铁板被割走 每个桥基周围都是一个大坑 有人还刨起了桥墩取钢筋 连位于水中的两个主桥墩都不 放过 共128 40 橘园洲大桥 违规采砂危害大桥 共128 41 河床降低桥墩危在旦夕 河道铁砂开采 共128 42 刚构式为了减轻墩身自重和减少阻水面积 有时采用刚构墩 刚构墩形式多样 有横桥向刚构 顺桥向刚构或横桥向顺桥向均刚构 有 形 形 形 树叉形等等 比较美观 多用于城市桥梁 共128 43 共128 44 共128 45 MaracaiboBridge 1962 共128 46 马拉开波湖桥 MaracaiboBridge 1962 共128 47 图中为处于交通拥挤地段连接商业中心的高架桥 该桥平面上呈Y型 Y型墩支承 共128 48 台北忠孝桥 忠孝桥位于台湾省台北市 正桥长1145m 宽31 5m 为一多孔Y型墩梁式桥 间距80m 上部结构按连续梁设计 梁高2 6m 高跨比合1 30 建筑高度甚小 既便于运输吊装 又增加桥下净空 造型轻巧 颇具风格 于1981年竣工 共128 49 丰城赣江桥 共128 50 高墩V撑世界第一桥 八渡南盘江大桥 八渡南盘江大桥 作为南昆铁路的重点控制工程 铁一院对其实行了以设计为主体的工程总承包 这座大跨度达90米的桥采用了部分预应力V型支撑连续梁结构 在80米高墩上进行V型支撑施工更是世所罕见 它101米的墩高为其赢得了 高墩V撑世界第一桥 的殊荣 它近乎完美的建设质量更是成为 万无一失 一次成功 的工程典范 共128 51 雉山漓江桥 雉山漓江桥位于广西桂林市 系一建于风景区的预应力混凝土V型墩刚构桥 线条流畅 轻巧别致 分跨为67 5 95 0 67 5 m 锚跨长67 5m 悬臂长27 5m 悬臂间设置40m挂梁 均为箱形截面 墩顶箱高3 0m 向两侧对称伸长16m 按直线变化成2 0m箱高 V形墩的斜腿长12m 宽度与箱梁等同 5m 斜腿倾角45度 V形墩可减小主梁的 M峰值 并显著降低建筑高度 最小高跨比达1 42 5 于1988年9月建成通车 共128 52 6 薄壁墩 1 钢筋混凝土薄壁墩钢筋混凝土薄壁墩是一种新型桥墩 截面形式有板壁形 I形 箱形等 圆形的薄壁空心墩也是钢筋混凝土薄壁墩的类型之一 板壁形的薄壁墩构造简单 轻巧 圬工体积少 适用于地基承载力较弱的地区 薄壁墩的高度一般不大于7m 由于墩身受压受弯 因此要配有适量的受力钢筋和构造钢筋 如图为我国已建成的薄壁墩的实例 该桥桥墩中距14 1m 墩高4 8m 墩厚0 35m 墩厚为高度的1 13 7 薄壁墩与排架桩墩比较 圬工用量多 但对漂流物及流冰的抵抗能力要强些 一字形薄壁墩在墩位的横向也可做成v形 Y形或其它形状 共128 53 共128 54 共128 55 共128 56 T形墩施工 共128 57 共128 58 共128 59 西康大桥桥墩根部外露 存在安全隐患 共128 60 共128 61 共128 62 共128 63 最大的预制安装桥墩被稳稳安放在东海大桥290 291号桥墩墩台 共128 64 杭州湾跨海大桥南岸桥墩 共128 65 T型空心薄壁墩施工现场 共128 66 共128 67 奉浦大桥是上海市南北快速干线道路上的一座特大型桥梁 主桥为五跨预应力混凝土连续梁桥 125m主跨支点处梁高7 0m 跨中梁高2 8m 梁底按二次抛物线变化 箱梁横断面采用单箱单室 仅在支点处设置横隔板 采用三向预应力配筋 下部结构水中墩为高桩承台薄壁墩 承台采用钢套箱围堰施工 并设置有钢飘与橡胶护航装置的防撞安全系统 共128 68 奉浦大桥 梁底按二次抛物线变化 箱梁横断面采用单箱单室 仅在支点处设置横隔板 下部结构水中墩为高桩承台薄壁墩 共128 69 AUTOBAHNBRIDGE上部结构为预应力混凝土连续梁 由每片宽8 6m 高6 5m的箱梁组成 箱梁的悬臂部分由斜杆支撑 共128 70 德国WERRAVALLYBRIDGE为公路铁路两用连续钢桥 上层为高速汽车公路 下层为双线铁路 采用正交异性板 该桥全长416米 宽38 5米 共128 71 2 双薄壁墩双薄壁墩是在墩位上有两个相互平行的墩壁与主梁刚结 或铰结 的桥墩 钢筋混凝土双薄壁墩可增加桥梁刚度 减少丰梁支点负弯矩 增加桥梁美观 图7 24为虎门大桥辅航道桥 是150m 270m 150m三跨连续一刚构桥 两个江中墩采用双薄壁墩 墩高约30m 箱形截面 箱壁与梁内横隔板联为一体 见图7 25 共128 72 共128 73 是广深珠高速公路上的重要工程 跨越珠江 1997年建成通车 该桥 包括两岸引道 全长15 76km 其中虎门大桥长4 588km 桥面净空31m 设6车道 昼夜通车量可达10万车次 设计荷载为汽车 超20级 挂车 120 全桥由主航道 通航净高60m 单跨悬索桥 辅航道 通航净高40m 预应力混凝土箱粱连续刚构及东 中 西引桥和西岸桥六部分组成 桥孔布置由东至西为3X70m 连续刚构 888m 悬索桥 14X50m 预应力混凝土连续刚构 T梁 150 270 150m 预应力混凝土连续刚构 箱梁 16X50m 连续刚构 T梁 15X30m 连续刚构 T梁 48X20m 预应力混凝土空心板梁 悬索桥主塔为钢筋混凝土门式框架结构 塔高147 55m 设三道箱形截面预应力混凝土横梁 采用翻转模板施工 每条主缆 共2条 由110根索股组成 每股127丝 直径5 2mm的镀锌钢丝 大缆直径687 2mm 吊索为直径52mm的圆股钢丝绳 加劲梁扁平单箱单室钢梁 正交异性板桥面 梁宽为35 6m 在上下游方向设风咀 位于辅航道的 主跨270m的预应力混凝土连续刚构桥 现居世界同类桥型跨径第三 箱梁根部梁高为14 8m 渐变至跨中的5 0m 布置三向预应力 悬臂现浇方法施工 共128 74 虎门大桥主跨为T型钢构 其余各跨为连续梁 共128 75 红河特大桥 位于元江至磨黑高速公路K217 187 5处 为58 182 265 194 70m五不等跨预应力混凝土连续刚构桥 全桥长801m 下部结构四个主墩均采用矩形空心双薄壁墩 墩高因地形变化而不同 其中2 3号主墩分别高108m和123 5m 主墩承台高5m 桥高163m 为同类型桥梁世界第一高桥 2003年11月建成 共128 76 下部1 2 3墩均为两端刚性固接的钢筋混凝土双柱式薄壁柔性墩 每片薄壁墩的下段为矩形实心截面 上段为矩形空心截面 横桥向6 5米 顺桥向3 0米 每片墩间净距为8 0米 1 2 3号桥墩高分别为54米 80米 65米 右为56米 共128 77 正在施工的主桥薄壁墩 钦州市钦江三桥工程为城市A级桥梁 结构为11跨25米预应力砼连续梁 55米 98米 55米 预应力砼连续梁刚构 9跨25米预应力砼连续梁 桥梁全长718米 其中主桥208米 采用预应力砼连续梁刚构 组合箱梁 引桥长510米 上构采用先简支后连续箱梁 共128 78 共128 79 共128 80 共128 81 共128 82 共128 83 最大的预制安装桥墩被稳稳安放在东海大桥290 291号桥墩墩台 共128 84 西康大桥桥墩根部外露 存在安全隐患 共128 85 共128 86 SC莱茵河桥全长1281 6m 跨越莱茵河的两条支流 支座处主梁高度为6 5 7 9 米 跨中为3 7 4 2 米 相应的细长比分别为1 26和1 46 主桥采用正交异性板钢箱梁 引桥和跨中为结合梁截面 该桥首次采用橡胶盆式支座 承载能力达2500吨 主跨悬臂施工 边跨施工时采用辅助墩 共128 87 德国WINNINGEN桥为一座供汽车高速行驶的公路桥 全长935米 桥面板宽30 5m 由宽10 8m的箱梁和斜杆支承 主梁为变高度梁 最大的梁高8 5m 相应的细长比为1 25 7 共128 88 德国KONIG KARL BRIDGE 1976建成 共128 89 德国WINNINGEN桥 共128 90 共128 91 德国WEITINGEN桥桥跨布置图 德国WEITINGEH桥 六车道 桥面宽31 5m 全长900m 主梁为带斜杆的钢箱梁 该桥在山谷斜坡一侧的地基条件很差 故边跨跨度较大 且需要斜杆支撑 采用直径105mm和120mm的斜拉索体系作支承 共128 92 德国WEITINGEH桥 该桥桥墩采用独柱墩 共128 93 德国THEODOR HEUSS桥全长330米 最大跨径34米 桥宽23 1米 上部结构由两片预应力混凝土连续箱梁组成 箱梁的悬臂部分由横梁加劲 该桥桥面以下用作停车场 共128 94 德国AUTOBAHNBRIDGE全长1128米 桥面板宽31米 上部结构为预应力混凝土连续梁 由每片宽8 6m 高6 5m的箱梁组成 箱梁的悬臂部分由斜杆支撑 桥墩高176米 共128 95 奉浦大桥是上海市南北快速干线道路上的一座特大型桥梁 主桥为五跨预应力混凝土连续梁桥 125m主跨支点处梁高7 0m 跨中梁高2 8m 梁底按二次抛物线变化 箱梁横断面采用单箱单室 仅在支点处设置横隔板 采用三向预应力配筋 下部结构水中墩为高桩承台薄壁墩 承台采用钢套箱围堰施工 并设置有钢飘与橡胶护航装置的防撞安全系统 共128 96 共128 97 二 构造要求 尺寸拟定 墩台帽1 材料 必须20 以上砼或钢筋混凝土2 作用 支承上部结构 并将相邻两孔桥上的恒 活载传至墩上3 构造 除设置构造钢筋外 为使受力均匀 支座下应布置一层或多层钢筋网 作用加强局部分散支座传来的集中力 5 钢筋网尺寸 顺桥向 全宽横桥向 2a a为支座横桥向宽度 4 厚度 高度 中 小跨径h 30cm大跨径h 40cm 剖面 固定支座的支承垫石 1 10排水坡 半纵剖面 半立面 半平面 活动支座 钢筋网 第二层 活动支座下钢筋网 中距 第一层支座垫石钢筋网 h 共128 98 6 尺寸拟定 确定因素a 支座放置 主要考虑因素 起码能摆开主梁b 墩身尺寸 墩帽 墩身c 施工条件 考虑上部结构施工时 机器设备的放置 如高空架设法放导梁 顶推法放滑块等d 抗震要求 横桥向放置挡块 防止主梁地震时滑落 顺桥向墩帽要在一定宽度以上 防止顺桥向主梁落 e 对桥台 需要考虑桥面宽度 包括人行道 和连接线路路基宽度衔接 共128 99 顺桥向 窄边 同时满足抗震要求防止落梁 既 为标准跨径以厘米代入 其中 为相邻两跨支座的中心距离 为支座中心到梁端距离 称为搭接长度 等跨 不等跨 可通过主梁梁长减计算跨径再除 得到 为伸缩缝 为檐沿宽度为支座边缘到墩身边缘的距离 劈裂破坏由控制 共128 100 横桥向 矩形圆端形 共128 101 混凝土标号要高一些 端部最小高度h 30 40 并且需要进行受力钢筋配筋验算 7 悬臂式墩帽 8 齿槛式墩帽当桥墩两侧跨径不同时 为了找平两侧主梁建筑高度差 墩帽做成齿槛式 此时注意调整两边支座中心到桥墩中心的距离 以平衡两侧主梁恒载对桥墩产生的弯矩 共128 102 墩身1 构造要求 圬工结构 石砌必须用 25 砂浆 素砼 15 2 受力特点 边缘应力大 重力实心 3 防冲撞措施 a 采用高标号砼抹面b 在迎水面设钢筋网 钢筋直径10 20 垂直间距10 20 水平间距离20 c 设破冰棱 当冰厚大于0 5m 流冰速度1m s时 共128 103 松花江铁路大桥 共128 104 4 尺寸拟定顺桥向墩帽减檐沿或按规范的构造要求小跨径墩身顶截面 0 8m 中跨径 m 大跨径视上部结构类型而定 横桥向由墩帽减檐沿 共128 105 墩高 墩顶标高至墩底标高 基础顶面标高 控制整个桥面竖向设计 由此得到桥面标高往往控制整个桥梁造价和整个道路的造价 梁底标高 设计水位 0 5 1m 或通车 通航净空 墩顶标高 梁底标高 支座高度 墩帽厚桥面标高 梁底标高 主梁高 铺装基底标高 河床标高 一般冲涮 局部冲涮 最小埋置深度 查表2 1 墩底标高 基底标高 基础厚墩身底截面 按20 1 30 1由墩顶截面放坡得到 共128 106 共128 107 二 拱桥桥墩一 拱桥桥墩与梁桥桥墩不同之处1 拱是推力结构 它给与桥墩 台 以较大的水平推力 2 桥墩的相对水平位移将给拱肋以较大的附加内力 所以拱桥墩台对地基的要求比静定的梁桥墩台为高 3 梁式桥桥面与支座顶的高差就是承重结构 主梁 的建筑高度 而在上承式或下承式拱桥桥面到拱座之间还有拱上结构的高度 水平力对桥墩产生更大的弯矩 共128 108 二 拱桥桥墩的类型 1 普通墩重力式和柱式 桩柱式 同梁式桥一般不承受恒载水平推力 左右两跨相互抵消 或只承受经过相抵消后尚余的不平衡推力 共128 109 PuenteAdajaStatus inuseLocation Avila CastillayLe n SpainCrosses r oAdajaStructuralType ArchbridgeFunction usage RoadbridgeNextto PuenteViejodeAvila 共128 110 共128 111 AdourBridgeStatus inuseLocation Tarbes Hautes Pyren es 65 Midi Pyr n es FranceCrosses Adour StructuralType ArchbridgeFunction usage Roadbridge 共128 112 AiguillonRoadBridgePontroutierd AiguillonBuilt 1813 1828Location Aiguillon Lot et Garonne 47 Aquitaine FranceCrosses LotRiverStructuralType ArchbridgeFunction usage Roadbridge 共128 113 共128 114 共128 115 AndersonBridgeStatus inuseLocation BetweenBoston Massachusetts USAandCambridge Massachusetts USACrosses CharlesRiverStructuralType ArchbridgeFunction usage Roadbridge 共128 116 Br nick mostCompletedin 1955Status inuseLocation Prague CzechRepublicCrosses Vltava Moldau RiverStructuralType ArchbridgeFunction usage Railroadbridge 共128 117 甘南藏族自治洲玛曲黄河大桥 共128 118 涪陵斜阳溪大桥 共128 119 a 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距抵消一部分 从而减少桩拄的弯距 而能够承受拱的单向恒载推力 2 单向推力墩 分段墩 用于当一侧桥孔毁坏时 能承受单向的恒载水平推力 以保证另一侧不致倾塌 为了施工时拱架的多次周转 共128 120 双曲拱桥 兰江桥兰江桥位于