桥梁墩台设计构造.ppt

第四编概述桥梁桥墩台一、概况二、桥墩三、桥墩台四、桥墩计算五、桥墩台计算一、桥梁桥墩台的作用：桥梁承受跨结构传递载荷，通过基础传递到地基的桥墩台应具有足够的强度和稳定性。 桥墩台的类型：重力式桥墩、桥台轻型桥墩、桥台桥墩台的构成：腿(台)帽、腿(台)体和基础3个构成。 本章主要介绍有关腿(台)帽子和腿(台)身体的知识，基础部分在此不作说明。 1、桥梁桥墩台的一般结构和1.1梁式桥的实体墩(台)帽子(台)帽子的厚度一般在40厘米以上，中小桥也不在30厘米以下，需要510厘米的槽口，墩(台)帽子用15号、20号钢筋混凝土或混凝土制作1 )脚(台)帽平面尺寸(1)从顺桥到脚帽最小宽度bf/2a/2c12f=e0e1a/2a/2式中f :相邻两个支承台间的中心距离e0:伸缩狭缝宽度a、a :支承台底板的顺桥方向宽度c2:从顺桥方向支承台缘到脚台侧缘的最小距离c1:槽宽度e1， e 1:从梁端到支撑台中心线的长度从支撑台缘到脚台侧缘的最小距离(cm )，采用钢筋混凝土悬臂式脚(台)帽子时，最小距离是从支撑台到脚台(台)帽子缘的距离。 桥规规定该最小距离是：为了避免支撑台过于接近齐墩果的侧面边缘引起的应力集中为了提高混凝土的局部抗压强度，必须考虑施工误差和确保锚固孔。 (2)横桥向脚帽最小宽度BB=两侧主梁中心从支撑台底板到横宽2c2横桥向脚台缘到脚台侧缘的最小距离2c1笠木宽度(3)顺桥向脚帽最小宽度bbe0 e1 a/2 c1 c2(4)横桥向脚帽最小宽度b由桥面宽度、配线路板宽度等决定。 2 )实体墩、台帽上应设钢筋网设置墩、台帽上应设钢筋网，第四编桥梁墩台一、概况二、桥墩三、桥墩台四、桥墩计算五、桥台计算二、桥墩二. 1梁桥重力式桥墩重力式桥墩由墩帽、齐墩果、基础三部分组成。 2.1.1脚帽常用材料： C20混凝土、8钢筋等。 在同一座桥上，如果相邻两个孔的台座高度不同，则设置混凝土垫以调整海拔。 2.1.2齐墩果总是采用15号片石混凝土、混凝土砌块石或石材等。 桥规规定重力式桥墩体宽：小跨度桥不得小于80厘米的中径桥不得小于100厘米的大跨度桥由上部结构决定。 重力式桥墩可设计为实心墩、空心墩。 齐墩果酸周围采用30:1或20:1 (纵、横)边坡，小跨度桥梁可垂直建造。 在一些高大的桥墩中，可以设计空心桥墩，以减少圩工体积、节约材料、减少自重、降低地基受压应力。 2.1.3基础设于天然地基的桥墩基础可采用15号或15号以上片石混凝土，也可采用砂浆砌块石。 采用桩基或沉箱时，应根据具体情况进行设计。 沉井桥墩、沉井桥墩、沉井桥墩、沉井桥墩、2.1.4重力式桥墩的特点和适用范围以自身重量平衡外力，保证桥墩的强度和稳定性。 常用圩材料建设适用于地基良好的大、中型桥梁。 2.2拱重力式桥墩2.2.1拱桥桥墩顶面设置传力支撑台，支撑台与顶面必须保持一定距离的无支撑拱桥墩，其顶面边缘设置倾斜面拱，直接承受来自拱桥的压力。 无铰链拱门总是设计在与拱轴线正交的斜面上。 2.2.2拱的位置桥墩两侧孔径相等时，拱设置在拱的拱线高程上，考虑到桥面的纵向坡度，两侧的拱线高程可能稍有不同。 2.2.3脚顶以上的构造与实腹式拱桥相比，脚顶以上的部分通常与侧壁平行。 空腹拱桥时，腿上部分通常竖立柱子按梁式、横墙式或跨式。、重力式桥墩、重力式桥墩、钢筋混凝土重力式桥墩、钢筋混凝土重力式桥墩、钢筋混凝土重力式桥墩、2.3梁桥轻型桥墩梁桥轻型桥墩常见类型钢筋混凝土薄壁桥墩、柱桥墩、柔性桥墩等。 其中柱桥墩由分离的两根或多根柱(或桩柱)构成，是道路桥梁中多采用的桥墩形式之一。 轻型桥墩的特点是材料强度平衡外力，刚度小，一般采用钢筋混凝土建造，适用于地基不好的桥位。 梁桥轻型桥墩主要是为了减轻地基负担，减轻齐墩果酸的重量，节约圩工程材料。梁桥轻型桥墩、柱桥墩：齐墩果酸由分离的两根或多根柱(桩柱)组成。 2.4拱桥轻型桥墩，是一般配合钻孔灌注桩基础的桩柱桥墩。 拱形桩柱桥墩一般采用单排桩，直径超过4050米高墩，采用双排桩，桩上设承台，与桥墩柱成一体。 如果柱子与桩直接连接，则必须在连接处设置横梁。 拱桥是一种有推力的结构，常用桥墩形式为普通桥墩：除承受垂直载荷外，一般不承受恒载荷的水平推力。 当相邻跨距不同时，可受到微弱的不平衡水平推力。 制动脚：可承受单向恒载水平推力。 拱形轻型桥墩，带斜杆单向推力墩和悬臂型单向推力墩。 钢筋混凝土轻型桥墩、钢筋混凝土轻型桥墩、第四编桥梁桥墩台一、概括二、桥墩三、桥墩台四、桥墩计算五、桥墩计算、三桥墩台主要有重力式桥台、轻型桥台两种。 3.1重力式桥台重力式桥台：通过自重平衡台后填土的土压，台体多采用Wei施工材料制作。 分类： u型台、八字台等。 构成：台帽，台身，基础。 常用的重力式桥台是u型桥台，台是由前壁和两个侧壁组成的u型结构。 拱桥台仍需承受水平推力，因此结构尺寸大于梁桥台。 结构尺寸：前壁和侧壁按一定比例放坡，底座和路基宽度相同，各部分尺寸必须满足结构和力的要求，具体见桥规和墩台与基础规定。 桥台大时，应通过挡土墙计算力量。 台后填土：必须加固、透水性好、压缩性小的砂性土，采取台后排水措施。 重力式桥台，3.2轻型桥台：利用钢筋混凝土结构抗弯性、整体刚度和材料强度承受外力，减小圩工体积，减轻桥台重量，节约材料，降低对地基强度的要求，适用于地质不良和软土地基。 3.2.1梁桥轻型桥台分类：肋板式桥台、桩柱桥台、埋设式桥台、钢筋混凝土薄壁桥台、加筋土桥台。 构成：由台帽、台身、基础三个基本部分构成，其馀部分由桥台类型决定。 3.2.2拱形轻型桥台拱形轻型桥台利用台后填土的阻力平衡拱推力，适用于小跨度拱。 分类：组合式桥台、空腹式桥台、门槛式桥台。 拱桥轻型桥台组合式桥台：由台体和后座组成。 空腹桥台：由前壁、后壁、基板、支撑壁组成。 门槛式桥台：由前壁、侧壁、底板及支壁组成。 组合式桥台：底座承受垂直力，一般采用桩基或沉井基础拱桥的水平推力在后座基座的摩擦阻力和底座后的土方压力之间取得平衡。 后座基础高程低于拱桥脚下边缘高程。 必须在座体和后座之间紧密贴合，为应对两者的不均匀沉降设置沉降缝。 空腹式桥台：前壁承受拱桥的负荷，后壁支撑台后的土的压力，在前、后壁之间设置支撑壁，作为传递部件。 支撑后壁，加固基础。 饥饿可以是开放的也可以是封闭的。 一般用于软土地基、河床无冲洗，水位变化小的河道。门槛式桥台：基面积大，可支撑一定垂直压力的底板下的门槛作为可提高摩擦和滑动阻力稳定性的台背斜板，利用背面原土和前壁背面的新填土，使拱的水平推力平衡的前壁和后壁之间的壁，可提高结构的刚性。 第四编桥梁桥墩台一、概括二、桥墩三、桥墩台四、桥墩计算五、桥墩计算、四桥墩计算4.1载荷及其组合4.1.1恒载荷1、上部结构恒载荷在桥墩帽或拱桥上产生的支承反作用力2、桥墩自重3、预应力4、基础位移影响力5、水的浮力、4.1.2活载荷1、 基本可变载荷汽车载荷(钢筋混凝土脚台计算冲击力，重力式脚台没有冲击力)拖车载荷人员载荷2，其他可变载荷上部构造和作用于脚体的纵横风力汽车载荷引起的制动力脚体的冰压力脚体的冰压力上部构造因温度变化而在桥墩上产生的水平力支撑台摩擦阻力3， 偶然载荷地震力作用于脚体的船或浮游物的冲击力4.1.3载荷的组合1，梁桥重力式桥墩组合1 :在桥墩的各断面可能产生最大的垂直力的情况下进行组合。 用于管理齐墩果的强度和基础的最大应力。 桥规的组合或组合。 组合2 :桥墩的各截面可能沿正桥方向产生最大偏心和最大力矩时进行组合。 用于管理齐墩果的强度、基应力、偏心和桥墩稳定性。 桥规的组合。 组合3 :桥墩的各截面可能在横桥方向产生最大偏心和最大力矩时进行组合。 用于管理横桥方向的齐墩果强度、基础应力、偏心和桥墩稳定性。 桥规的组合ii、组合iv。 2、拱重力式桥墩顺桥方向的载荷及其组合对于普通桥墩相邻的两个孔的永久载荷，在一个孔或跨度较大的一个孔中满足基本可变载荷的一个或几个，其他可变载荷中的汽车制动力、纵风力、温度影响力等对桥墩产生不平衡水平推力、纵力和弯矩对于单向推力脚，在相邻的两个孔中，只考虑跨径较大的孔的永久负荷的力。 横桥方向的负荷和横桥方向作用于桥墩的外力有风力、流水压力、冰压力、船和浮游物的冲击力和地震力等。 公路桥梁横桥方向受力管理一般不控制设计。 4.2重力式桥墩对于圩工桥墩的齐墩果酸强度管理低的桥墩，一般对齐墩果酸的底断面和齐墩果酸的突变部位断面进行管理的高桥墩，由于危险断面未必一定在齐墩果酸的底，所以必须纵向每隔23米对断面进行管理4.2.1计算程序：内力计算将作用于各断面的外力分别在顺桥方向和横桥方向上组合载荷，求出相应的纵力、水平力和弯矩。 抗压强度的管理对于轴心压迫和偏心压迫的桥墩，可采用桥规关系式进行管理，如不满足要求，应修改齐墩果断面尺寸，再进行管理。 偏心距离管理桥墩承受偏心受压载荷时，偏心距离不得超过规定的允许值。 抗剪强度管理拱桥相邻两个孔的推力不相等时，管理拱底截面的抗剪强度。 4.2.2桥墩水平位移管理高度超过20米的重力式桥墩应管理桥墩水平方向的弹性位移。 另外，桥规以：l :相邻的脚台间的最小跨距长度、米为单位，规定脚前端的水平位移允许值。 跨度径小于25米为25米。4.2.3基础底面土的承载力和偏心距离的管理1，基础底面土的承载力管理顺桥方向：横桥方向：式中max :应力再分布后基础最大压力n :作用于基础底面合力的纵分力a，b :横桥方向和顺桥方向基础底面面积的边长 :基础土壤的容许承载力cx :顺桥方向管理时基础受压面积的顺桥方向的长度cy :横桥方向管理时基础受压面积的横桥方向的长度ex，ey :合力x轴和y轴方向的偏心距离，2，基础偏心距离管理为基础的纵向和横向，计算负荷偏心距离应满足规定。 式中:桥台基础底面的芯半径w :桥台基础底面的截面系数a :桥台基础底面的面积n :作用于基础合力的垂直分力m :作用于桥台的水平力和垂直力相对于基础形心轴的力矩，4.2.4桥墩的整体稳定性管理1， 霸权稳定性管理式中的m稳定：稳定力矩m倾斜：倾斜力矩pi :作用于基础的垂直力的总和(piei ) :作用于桥墩的各垂直力与到基础的心轴的距离之积(Tihi ) :作用于桥墩的各水平力与到基础的距离的乘积x :从基础截面重心0到偏心方向截面边缘的距离e0:所有外力的合力相对于垂直分力的基础重心的偏心距离，2，滑动稳定性管理式中pi :作用于基础的各垂直力的总和ti :作用于桥墩的各水平力的总和f :根据基础底面与地基土之间的摩擦系数求出的倾斜度4.3桩柱桥墩计算桩柱桥墩包括盖梁和桩身。 4.3.1盖梁计算桩柱桥墩的盖梁，对于双柱桥墩，盖梁刚性与桩柱刚性比大于5时，一般忽略桩柱对盖梁的弹性约束，对于近似双悬臂计算的多柱式或多桩式桥墩，近似多跨度连续梁计算的桥墩受到较大横向力时盖梁计算内容： 1、恒载及其内力计算2、活载及其内力计算3、施工吊载及其内力计算4、载荷组合及其包络图5、配筋计算4.3.2桩基计算桩基一般分为刚性桩基和柔性桩基两种。 刚性桩柱的计算方法与重力式桥墩相似，柔性桩柱需要通过桥梁系统整体分析来确定各桥墩的受力。 柔性桩基(多跨铰链)计算： 1、基本假设1 )柔性桩基为下端固定、上端铰链超静定梁；2 )作用于墩顶的垂直力、不平衡力矩及温度力、制动力等水平力引起的墩顶位移，分别进行力学分析，然后减小内力，忽略这些力相互作用的影响。 3 )计算制动力时，各脚台承受的力根据脚顶的推压刚性进行分配，计算土压时，如果有实际的刚性脚台，则假定岸台承受土压，此时，假定各桩顶承受的水平力通过各支撑台直接传递到对岸，为了平衡对岸土的阻力，剩馀的柔软脚4 )在计算温度变形时，忽略桩基对梁的弹性拉伸和压缩影响，只计算桩基顶部水平力对桩基弯矩的影响。 2、计算顺序1 )耐推刚性的计算Ki=1/i脚柱下端固定在基础或承台上面时i=li3/3EI考虑桩侧土的弹性阻力时，i用桩基式计算。式中i :单位水平力作用于第I柔性脚顶部的水平位移(m/KN)li :第I柔性脚的下端固定于脚的顶部的高度(m)I :流变横截面的相对于形心轴的惯性矩(m4)2)脚的顶部制动力的计算HiT=KiT/ KiHiT :作用于第I脚台的制动力(KN ) t :全桥或第1联接受到制动力(KN )脚顶水平位移iT，iT=HiT/Ki 3)梁的温度变形引起的水平力计算各脚顶的温度引起的水平位移，it=txi各脚桩顶受到的温度力： Hit=Kiit脚顶产生的水平位移， 与i=iT it对应的水平力： hi=kii=hithithit4)脚顶产生的水平位移i、垂直力n引起脚内弯曲矩而产生的水平反作用力HN=-5Ni/ 4li5)由脚顶的偏心矩M0产生的水平反作用力HM0=-1.5M0/li， 作用于一个墩顶的各水平力计算完毕后，可根据最不利的荷载情况进行组合，柱墩按柱顶的水平力、垂直力及力矩管理各截面强度和稳定性。 排架应考虑桩侧土的弹性阻力，采用弹性地基梁法进行内力计算和截面强度、稳定性、桩入土深度等项目的管理。 另外，柔软的排架腿在横桥方向是多个刚架，横桥方向的水平负荷不大，一般不控制设计，不管理。 第四编桥梁桥墩台一、概括二、桥墩三、桥墩台四、桥墩计算五、桥台计算、五桥台计算五. 1重力式桥台计算特征计算重力式桥台计算的载荷与重力式桥墩计算基本相同。 不同之处在于，需要对桥台计算车辆