桥墩桥台ppt课件

桥梁墩台 一 概述 1 墩台的作用与要求 2 墩台的组成 桥墩 桥台为桥梁的下部结构 是桥梁的重要组成部分之一 桥梁墩台的主要作用是承受上部结构传来的荷载 并将它及本身自重传给地基 桥墩支承相邻的两孔桥跨 居于桥梁的中间部位 桥台居于全桥的两端 它的前端支承桥跨 后端与路基衔接 起着支挡台后路基填土并把桥跨与路基连接起来的作用 1 墩台的作用与要求 桥梁墩台除承受上部结构的作用力外 桥墩还受到风力 流水压力及可能发生的冰压力 船只和漂流物的撞击力 桥台还需承受台背填土及填土上车辆荷载产生的附加侧压力 因此 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 沉降量 地基与基础之间的摩阻力等也都提出一定的要求 当前 世界各国的桥梁建设在结构受力与结构造型相协调的方向上迅速发展 提出了实现使用功能与增强人文景观并重的设计理念 这不仅反映在上部结构上 而且也反映在下部结构与上部结构的造型协调一致上 在桥梁的总体规划设计中 致力于上下部结构在受力上相协调而实现桥梁的使用功能 致力于桥型与桥位环境以及上部结构形式与下部结构形式的相协调来增强桥梁的人文景观 因此 合理选择桥梁的墩台造型变得尤为重要 在确定桥梁墩台结构时应遵循 满足交通要求 安全耐久 造价低 维修养护少 施工方便 工期短 与周围环境相协调 造型美观和有利于环保等总原则 四川德阳市鼓楼下的成绵高速高架桥桥墩 对于城市立交桥 桥梁墩台的选型比一般的公路桥梁有更高的要求 它们在选型上 除了遵循上述的总原则外 还应注意以下几点 1 要从整体造型着眼 力求形式优美 构造轻盈 线条明快 纹理有质 2 各部分的形状尺寸要符合桥体结构受力的规律 结构匀称 比例适度 给人以适用 安全的感觉 3 要与周围环境 文化习俗相协调 使其形式和谐 增加环境人文景观 近年来 国内外的城市立交桥 高架桥中 涌现出了许多结构匀称 形式优美的桥梁墩台 2 墩台的组成 桥梁墩 台 主要由墩 台 帽 墩 台 身和基础三部分组成 墩 台 帽是指梁桥墩台顶端的承力与传力构件部分 它通过支座承托着上部结构 承受很大的竖向支承反力 并将支座传来的集中力分散给墩 台 身 拱座是特指拱桥墩台而言的 它直接承受由拱圈传来的竖向压力 水平推力和弯矩 并将它们分散给墩 台 身 墩 台 身是桥梁墩台的结构主体 墩身指墩帽 或拱座以下 基础顶面以上的构造部分 它是一个承受压弯联合作用的构件 台身一般由前墙和侧墙 或耳墙构成 它们结合成一体 兼有支撑墙和挡土墙的作用 基础是桥梁墩台直接与地基接触的最下构件部分 它的作用是保证桥梁墩台安全埋入土层之中 并将桥梁的全部作用传至地基 二 梁桥桥墩1 实体桥墩2 空心桥墩3 柱式桥墩4 柔性排架墩5 框架墩 1 实体桥墩实体桥墩由一个实体结构组成 按其截面尺寸及重量的不同又可分为实体重力式桥墩和实体轻型桥墩 实体重力式桥墩是一实体圬工墩 主要靠自身的重量 包括桥跨结构重力 平衡外力 从而保证桥墩的强度和稳定 此种桥墩自身刚度大 具有较强的防撞能力 但同时存在阻水面积大的缺陷 比较适合于修建在地基承载力较高 覆盖层较薄 基岩埋深较浅的地基上 实体轻型桥墩可用混凝土 浆砌块石或钢筋混凝土材料做成 此结构显著减少了圬工体积 但其抗冲冲击力较差 不宜用在流速大并夹有大量泥沙的河流或可能有船舶 冰 漂流物撞击的河流中 一般用于中小跨径桥梁上墩帽是直接支承桥跨结构 应力较集中 因此对大跨径的重力式桥墩墩帽厚度一般不小于0 4m 中小跨梁桥也不应小于0 3m 并设有50 100mm的檐口 它的外形简单 施工方便 圬工数量较省 但对水流的阻力很大 引起局部冲刷较大 一般用于无水或静水处 在水流影响小或不通航河流上的桥墩 或靠近河岸的桥墩 也可采用这种形式 l 矩形墩 2 圆端形墩 它的截面是矩形两端各接一个半圆 施工稍麻烦 但较适合水流通过 可减少局部冲刷 一般用于水流斜交角小于15 的桥梁 是水中桥墩使用最广泛的一种形式 其截面为圆形 圬工较多 且施工较麻烦 但其流水特性较前两种形式好 一般用于河流急弯 流向不固定或与水流斜交角大于15 的桥梁 3 圆形墩 构造特点 1 墩帽墩帽是承力与传力的构件 因此对墩帽的厚度和材料的强度要求较高 其厚度随桥梁跨径而定 对于特大 大跨径桥梁不应小于50 对于中 小跨径桥梁不应小于40 墩帽一般要用C20以上的混凝土做成 内应设置构造钢筋 在一些桥面较宽 墩身较高的桥梁中 为了减小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长度 悬臂式或托盘式墩帽 2 墩身墩帽是承力与传力的构件墩身是桥墩的主体 重力式桥墩墩身的顶宽 对小跨径桥不宜小于80 对中跨径桥不宜小于100 对大跨径桥的墩身顶宽 视上部结构类型而定 侧坡一般采用20 1 30 1 小跨径桥的桥墩也可采用直坡 实体墩身通常由块石 浆砌片石 混凝土或钢筋混凝土等材料建造 对于大 中桥梁墩身采用的材料最低强度等级为 石材MU40 混凝土C25 砂浆M7 5 对于小桥的墩 石材MU30 混凝土C20 砂浆M5 为便于流水和漂流物通过 墩身平面形状可以做成圆端形或尖端形 无水的岸墩或高架桥墩可做成矩形 在水流与桥梁斜交或流向不稳时 宜做成圆形 在有强烈流冰 泥石流或漂流物的河流中的桥墩 应在其迎水端做成破冰棱体 实体薄壁桥墩 可用钢筋混凝土材料做成 一般不设侧坡 由于它可以显著减少圬工体积 因而被广泛使用于中 小跨径的桥梁中 但其抗冲击力较差 不宜用在流速大并夹有大量泥砂的河流 或可能有船舶 冰 漂流物撞击的河流 2 空心式桥墩 空心桥墩有两种形式 一种为部分镂空实体桥墩 另一种为薄壁空心桥墩 在一些高大的桥墩中 为了减少污工体积 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空腔体 即所谓空心桥墩 这种桥墩在外形上与实体重力式桥墩并无大的差别 只是自重较实体重力式的轻 因此 它介于重力式桥墩和轻型桥墩之间 1 部分镂空体桥墩这种空心桥墩在外形上保持了实体重力式桥墩的基本特点 只是自重较实体桥墩轻 能节省一定量的圬工材料 对于部分镂空体桥墩应注意的是 1 墩身应在截面强度和刚度均足以承担和平衡外力的前提下进行镂空 使得结构更经济 2 在陆上或不受船筏撞击 磨损及不受冰冻侵害的高水位以上部分 才宜于采用中间镂空的截面 3 墩帽下应有足够厚度的实体过渡段 将墩帽的压力均匀分布到墩壁 实体过渡段不小于1 2米 4 镂空部分的墩身周围应设置适当的壁孔 作为泄水孔或通风孔 孔径宜为20 30 5 空心部分墩壁与实体部分衔接处 应设置必要的构造钢筋 2 薄壁混凝土空心墩这种空心墩设置的主要目的是 为了减轻墩身的自重 或地震时有较小的惯性力 或减小软弱地基的负荷 其墩身立面形状可分为直坡式和斜坡式 斜坡率通常为40 1 50 1 1 墩身最小壁厚 对于钢筋混凝土不宜小于30 对于素混凝土不宜小于50 现浇混凝土的强度等级大 中桥为C25 小桥为C20 2 为保证薄壁空心墩墩壁的稳定以及桥墩的局部和整体的稳定 应在墩身内设横隔板或纵 横隔板 形成空格型结构 水平横隔板设置的间距受墩壁厚的限制 但对于40米以上的高墩 不论壁厚如何 均按6 8米的的间距设置横隔板 3 对于薄壁钢筋混凝土空心墩应按计算配筋 一般配筋率在0 5 左右 3 桩 柱 式桥墩 柱式桥墩是目前公路桥梁中广泛采用的桥墩型式 它具有线条简捷 明快 美观 既节省材料数量又施工方便的特点 特别适用于桥梁宽度较大的城市桥梁和立交桥 适用于桥墩高度小于20米 柱式桥墩一般可分为独柱 双柱和多柱等形式 它可以根据桥宽的需要以及地物地貌条件任意组合 柱式桥墩由承台 柱式墩身和盖梁组成 对于上部结构为大悬臂箱形截面 墩身可以直接与梁相接 对于柱式桥墩在构造上还应注意以下几点 1 盖梁各截面尺寸与配筋需通过受力计算确定 由于盖梁的计算跨径与其高度的比一般在3 5之间 尚属受弯构件 在集中荷载作用下 剪力较高 所以盖梁采用的混凝土强度等级宜较高 不应低于C25 盖梁截面内应设箍筋 其直径不应小于8 间距不宜大于20 盖梁两侧面应设纵向水平钢筋 其直径不宜小于12 间距不宜大于20 2 墩柱的核心截面为直径0 6 1 5米的圆形或矩形 六角形等 3 桩 或柱 的横系梁截面高度和宽度可分别取0 8 1 0倍的桩或 0 6 0 8倍的柱 直径或矩形墩柱纵桥向边长 横系梁一般不直接承受外力 可不作内力计算配筋 其截面构造钢筋配筋率不小于0 1 柔性排架桩墩是由单排或双排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 可以通过一些构造措施 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 从而达到减小桩墩截面的目的 4 柔性桥墩 联与联之间设温度墩 即为两排互不联系的桩墩 为的是在温度变化的情况下 联与联之间互不影响 框架式桥墩采用钢筋混凝土或预应力混凝土等压挠和挠曲构件组成平面框架代替墩身 支承上部结构 必要时可做成双层或多层的框架 横向可建成X Y V型 5 框架式桥墩 三 梁桥桥台的类型与构造 1 重力式桥台 2 轻型桥台 3 框架式桥台 4 组合式桥台 1 重力式桥台 1 矩形桥台 2 U形桥台 3 埋式桥台 4 耳墙式桥台 重力式桥台也称实体式桥台 它主要靠自重来平衡台后的土压力 桥台台身多用石砌 片石混凝土或混凝土等圬工材料建造 并采用就地建造施工方法 适合于砂石料来源丰宫的桥梁工点选用 各类桥台示意图 1 矩形桥台 它的形状简单 施工方便 但工程量大 目前已较少采用 当填土不高 桥跨较小且桥面不宽时可考虑采用 它的形状简单 施工方便 但工程量大 目前已较少采用 当填土不高 桥跨较小且桥面不宽时可考虑采用 2 U形桥台 3 埋式桥台 当填土较高时 为减少桥台长度节省圬工 可将桥台前缘后退 使桥台埋入锥体填土中而成的一种桥台形式 4 耳墙式桥台 在台尾上部用两片钢筋混凝土耳墙代替实体台身并与路堤连接 借以节省圬工 这种桥台也可设计成埋入式 按结构形式 桥台还可分为带翼墙和不带翼墙两大类 翼墙位于桥台两侧 多采用八字形和一字形 见下图 翼墙的作用是 挡住桥台两侧的路基填土 保证桥头路基稳定 并引导水流顺畅地进入桥孔 带翼墙的桥台主要用于公路桥梁 重力式桥台一般由台帽 台身 前墙 胸墙和后墙 及基础等组成 台帽支承桥跨 设有支承垫石和排水坡 它一般用钢筋混凝土做成 台身承托着台帽 并支挡路堤填土 它一般用石材或片石混凝土做成 此外 桥台上部应伸入路堤一定深度 以保证桥台和路堤的可靠连接 在路堤前端的填土应按一定坡度做成锥形 称锥体填土 桥台的主要尺寸有桥台全长 填土高度 埋置深度及台身平面尺寸等 台帽的主要尺寸要求与桥墩类似 2 轻型桥台 l 薄壁轻型桥台 2 支撑梁轻型桥台 轻型桥台的形式很多 其主要特点是利用结构本身的抗弯能力来减少圬工体积而使桥台轻型化 轻型桥台所用材料大多以钢筋混凝土或少量配筋的混凝土为主 轻型桥台主要用于公路桥梁 台后填土 四 拱桥墩台拱桥墩台类型与梁桥墩台一样 也可分为三大类型 重力式墩台 轻型墩台和组合式墩台 由于拱桥是一种具有较大水平推力的结构 一般而言 其墩台构造与梁桥墩台的存在一定差异 但它们的作用原理是相类同的 1 重力式桥墩拱桥实体重力式桥墩也由墩帽 墩身以及基础三部分组成 与梁桥重力式桥墩相比较 在构造上主要有如下几点不同 1 墩帽的不同 梁桥的墩帽顶面设置了支座垫石和传力的支座 而拱桥桥墩的墩帽 顶面的边缘应设置成与拱脚截面同斜度同尺寸的斜面拱座 用以直接承受由拱圈传来的竖向力和水平推力等 拱座应设置在起拱线标高上 当相邻两孔的跨径相同时 桥墩两侧的拱座在纵 横桥向应设置成整体式墩帽 1 墩身的不同 从抵御桥墩两侧桥跨结构重力产生的水平推力的能力来看 拱桥的一般形式桥墩应设为普通墩和单向推力墩 单向推力墩又称制动墩 它的主要作用是在它一侧的桥孔因某种原因遭到毁坏时 能承受单侧拱跨重力产生的水平推力 以保证其另一侧的拱跨不致倾塌 另外 当施工时为了拱架的周转或者当缆吊设备的工作跨径受到限制时 为了能分跨进行施工 也要设置能承受不平衡推力的单向推力墩 由此可见 为了满足结构强度和稳定性的要求 单向推力墩应比普通墩的墩身要设计得厚实些 而且应适当调整墩身两侧的斜面坡比 2 轻型桥墩拱桥的轻型桥墩有桩柱式桥墩和斜撑式桥墩几种类型 但是 目前所用的拱桥轻型桥墩 一般为配合钻孔