桥梁墩台构造特点分类
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桥梁工程概论之墩台及支座构造一、桥墩桥墩主要可以分为以下几类:1、重力式桥墩:是实体的圬工墩,主要靠自身的重量来平衡外力,从而保证桥墩的强度和稳定。
主要用c15或c15以上的片石混凝土浇筑,或用浆砌块石和料石,也可以用混凝土预制块砌筑。
优点是整体刚度大,抗倾覆性能以及承重性能都很好;缺点是自重大,不宜做的过大而使桥梁自重加大。
2、空心式桥墩:可采用钢筋混凝土或混凝土。
优点是节省材料,减轻桥墩的自重,施工速度快,质量好,节省模板支架;缺点是,抵抗流水冲击和水中夹带的泥砂或冰块冲击力的能力差,所以不宜在有上述情况的河流中采用。
3、桩式墩:桩式墩是将钻孔桩基础向上延伸作为桥墩的墩身,在桩顶浇筑盖梁。
在墩位上的横向可以是一根或多根桩,设置一排桩时叫排桩墩。
优点是材料用量经济,施工简便,适合平原地区建桥使用;缺点是跨度不宜做的太大,一般小于13m,且在有漂流物和流速过大的河流中不宜采用。
4、柱式墩:一般由基础上的承台、柱式墩身和盖梁组成。
优点是能减轻墩身自重,节约圬工材料,比较美观,刚度和强度都较大,在有漂流物和流冰的河流中可以使用。
5、柔性墩:是在多跨桥的两端设置刚性较大的桥台,中墩均为柔性墩。
即墩体的整体刚度很小,在墩顶水平推力的作用下发生较大的水平位移。
优点是由于桥墩的水平推力是按各墩的刚度分配的,故分配到每个柔性墩上的水平推力很小。
6、薄壁墩主要分为钢筋混凝土薄壁墩和双壁墩以及V形墩三类。
其共同特点是在横桥向的长度基本和其他形式的墩相同,但是在纵桥向的长度很小。
其优点是,可以节省材料,减轻桥墩的自重,同时双壁墩可以增加桥墩的刚度,减小主梁支点负弯矩,增加桥梁美观;V形墩可以间接的减小主梁的跨度,使跨中弯矩减小,同时又具有拱桥的一些特点,更适合大跨度桥的建造。
二、桥台桥台基本上可以分为以下几类:1、重力式桥台也称实体式桥台,主要靠自重来平衡台后的土压力。
桥台台身多数由石砌、片石混凝土或混凝土等圬工材料建造,并采用就地建造的方法。
桥梁下部结构分类和受力特点一、桥梁下部结构分类●重力式桥墩、重力式桥台、轻型桥墩、轻型桥台(一)重力式墩、台1.主要特点:●靠自身重量来平衡外力而保持其稳定性●墩、台身比较厚实,可以不用钢筋,用天然石材或片石砼砌筑2.适用:●地基良好的大中型桥梁●流冰、漂流物较多的河流●砂石料方便地区的小桥3.缺点:●圬工体积较大●自重和阻水面积较大4.分类:①桥墩:●普通墩●制动墩:比较厚实,承受单向较大的水平推力,防止出现一侧的拱桥倾坍;与梁桥重力式墩比较,具有拱座等构造设施②桥台:●U型桥台是梁桥和拱桥常用的重力式桥台●适用于:填土高度<8-10m或跨度稍大的桥梁●缺点:桥台体积和自重较大,增加了对地基的要求③注意点:●桥台的两个侧墙之间填土容易积水,结冰后冻胀,使侧墙产生裂缝●宜使用渗水性较好的土夯填并做好台后排水措施(二)轻型墩、台1.梁桥轻型墩、台(1)梁桥轻型桥墩①钢筋砼薄壁桥墩:●施工简便,外形美观,过水性良好●适用于:地基土软弱地区●需耗费立模的木材和一定数量的钢筋②柱式桥墩:●外形美观●圬工体积少,重量较轻③钻孔桩柱式桥墩:●适合多种场合和各种地质条件●通过增大桩径、桩长、用多排桩加建承台等措施,也能适用于更复杂的软弱地质条件以及较大的跨径和较高的桥墩④柔性排架桥墩:●优点:用料省、修建简便、施工速度快●缺点:用钢量大,使用高度和承载能力受到一定限制●适用于:低浅宽滩河流、通航要求低、流速不大的水网地区河流上修建小跨径桥梁时采用(2)梁桥轻型桥台:①设有支撑梁的轻型桥台:●适用于:单跨桥梁,桥孔跨径6—10m,台高<6m②埋置式桥台:●桥台受的土压力小,桥台的体积相应的减少●由于台前护坡是用片石做表面防护的一种永久性设施,存在被洪水冲毁而使台身裸露的可能●设计时需慎重的验算强度和稳定性●分类:后倾式、肋形埋置式、双柱式、框架式●桩柱式桥台:适合于各种土壤地基;适用范围:桥孔跨径8—20m,填土高度3—5m●填土高度>5m,宜采用框架式埋置式桥台③钢筋砼薄壁桥台:●适用于:软弱地基●构造和施工比较复杂,钢筋用量较多④加筋土桥台:●适用于:台后路基填土不被冲刷的中、小跨径桥梁,台高3—5m2.拱桥轻型桥墩、台(1)拱桥轻型桥墩:①带三角杆件的单向推力墩:●只在桥不太高的旱地上采用②悬臂式单向推力墩:●适用于两铰双曲拱桥(2)拱桥轻型桥台:●适用于:跨径<13m的小跨径拱桥和桥台水平位移量很小的情况●工作原理:当桥台受到拱的推力后,发生绕基底形心轴向路堤方向的转动,台后土产生抗力平衡拱的推力,从而使桥台的尺寸较小①八字形桥台:●适合于:桥下需要通车或过水的情况②U字型桥台:●适合于:较小跨径桥梁③背撑式桥台:●适合于:较大跨径的高桥和宽桥④靠背式框架桥台:●适合于:非岩石地基上修建拱桥桥台其他形式桥台:①组合式桥台:●适用于:各种地质条件②空腹式桥台:●适用于:软土地基、河床无冲刷或轻微冲刷、水位变化小的河道上③齿槛式桥台:●适用于:软土地基和路堤较低的中小跨径拱桥二、桥梁下部结构的构造特点与受力特点(一)桥梁下部结构的构造特点1.重力式桥墩:(1)梁桥重力式桥墩:●由墩帽、墩身、基础等组成●墩帽要满足支座布置和局部承压的需要(2)拱桥重力式桥墩:●具有拱座等构造设施●制动墩比普通墩尺寸更厚实,能承受单向较大的水平推力,防止倾坍2.重力式桥台(U形桥台):●由台帽、背墙、台身(前墙、侧墙)、基础、锥坡等组成●背墙、前墙、侧墙结合成一体,兼有挡土墙和支撑墙的作用3.梁桥轻型桥墩:(1)钢筋砼薄壁桥墩:●圬工体积小、结构轻巧●比重力式桥墩可节约圬工量70%左右(2)柱式桥墩:●由分离的2根或多根立柱(或桩柱)组成●是公路桥梁中采用较多的桥墩形式之一(3)柔性排架桩墩●由单排或双排的钢筋砼桩与钢筋砼盖梁连接而成●主要特点: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.梁桥轻型桥台(1)设有支撑梁的轻型桥台:●台身为直立的薄壁墙●台身两侧有翼墙●在两桥台下部设置支撑梁●上部结构与桥台锚栓连接,构成四铰框架(2)埋置式桥台:●台身埋在锥形护坡中●只露出台帽在外以安置支座及上部结构(3)钢筋砼薄壁桥台:●由扶壁式挡土墙和两侧的薄壁侧墙构成(4)加筋土桥台:●一般由台帽和由竖向面板、拉杆、锚定板、填料共同组合的台身组成5.拱桥轻型桥墩:(1)带三角杆件的单向推力墩:●在普通墩的墩柱上,从两侧对称地增设钢筋砼斜撑和水平拉杆,用来提高抵抗水平推力的能力●为了提高构件的抗裂性,可以采用预应力砼结构(2)悬臂式单向推力墩:●墩柱顶部向两桥跨处伸出悬臂段●当该墩的一侧桥孔遭到破坏,可以通过另一侧拱座上的竖向分力与悬臂长所构成的稳定力矩来平衡拱的水平推力导致的倾覆力矩6.拱桥轻型桥台(1)八字形桥台:●台身由前墙和两侧的八字翼墙构成(2) U字型桥台:●由前墙和平行于行车方向的侧墙组成●桥台侧墙是拱上侧墙的延伸(不同于U形重力式桥台)(3)背撑式桥台:●在八字桥台或U形桥台的前墙背后加一道或几道背撑,稳定性好(4)靠背式框架桥台:●用三角形框架把台帽、前壁、耳墙和设置在不同标高且具有不同斜度的分离式基础连接而成●水平和仰斜的基底能满足施工期间的稳定性,且能合理承受主拱作用力(二)桥梁下部结构的受力特点1.桥梁墩台总的受力特点:●承担桥梁上部结构所产生的荷载●并将荷载有效传递给地基基础●起着承上启下作用2.桥墩受力特点:●桥墩为多跨桥梁中的中间支承结构物●承受上部结构产生的竖向力、水平力、弯矩●自然界的风力、流水压力●偶然发生的地震力、冰压力、船只和漂流物的撞击力3.桥台受力特点:●桥台设置在桥梁两端,除支承桥跨结构外,又是衔接两岸接线路堤的构筑物●既能挡土护岸,又能承受台背填土及填土上车辆荷载所产生的附加土侧压力4.桥梁墩台的要求:●自身应有足够的强度、刚度、稳定性●对地基的承载能力、沉降量、基础之间的摩阻力也有一定的要求●避免上述荷载作用下产生危害桥梁整体结构的水平、竖向位移和转角位移5.桥梁墩台受力计算:●受力计算时的荷载及其组合应根据可能出现的各种荷载情况进行最不利的荷载组合。
关于桥墩、桥台的问题及解析一、桥墩及桥台的受力解析:桥墩的受力:它承受上部结构传来的竖直力、水平力和弯矩外,还要承受风力、流水压力、波浪力在海洋环境中以及可能发生的冰荷载、船只、排筏或漂浮物的撞击力;桥台的受力:它承受着上部结构传递的竖直力、水平力的同时,还需挡土护岸、承受台后填土及填土上荷载产生的侧向土压力;二、桥墩及桥台的分类解析:桥墩的分类1、桥墩类型按力学特点分类1、重力式墩台1梁桥重力式墩:矩形墩、圆端形墩、圆形墩、尖端形桥墩2拱桥重力式墩:普通墩、单向推力墩2、轻型型墩台空心墩、桩柱式桥墩及双柱式桥墩、各式柔性墩2、桥台类型1、重力式桥台:按形状——矩形桥台、U形桥台、T形桥台、耳墙式桥台、矩形埋式及十字埋式等2、轻型桥台:梁式桩柱式、锚定板式桥台拱式八字形、U形桥台、Ⅱ形、E形、靠背式框台、组合式、空腹式、齿槛式、再补充一种形式叫拼装式墩台;三、桥墩及桥台的区别解析:桥梁的支承结构为桥台与桥墩;桥台是桥梁两端桥头的支承结构,是道路与桥梁的连接点;桥墩是多跨桥的中间支承结构,桥台和桥墩都是由台墩帽、台墩身和基础组成;桥墩桥墩一般系指多跨桥梁中的中间支承结构物;它除承受上部结构产生竖向力、水平力和弯矩外,还承受风力、流水压力、及可能发生的地震力、冰压力、船只和漂流物的撞击力;桥台设置在桥梁两端,除了支承桥跨结构外,它又是衔接两岸接线路堤的构筑物;既要能挡土护岸,又能承受台背填土及填土上车辆荷载所产生的附加土侧压力;因此,桥梁墩台不仅自身应有足够的强度、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,避免在上述荷载作用下产生危害桥梁整体结构的水平、竖向位移和转角位移;桥台重力式桥台的类型:重力式桥台依据桥梁跨径、桥台高度及地形条件的不同,有多种形式;常用的类型有U形桥台,埋置式桥台,八字式和一字式桥台等;重力式桥台在铁路桥上还有T 形桥台,十字形桥台等其它型式;1、U形桥台:U形桥台由台身前墙台帽、基础与两侧的翼墙组成,在平面上呈U字形;U 形桥台构造简单,基础底承压面大,应力较小,但圬工体积大,桥台内的填土容易积水,结冰后冻胀,使桥台结构产生裂缝;2埋置式桥台桥台台身埋置于台前溜坡内,不需另设翼墙,仅由台帽两端的耳墙与路提衔接;图15-2a为直立式埋置桥台;15-2b为后倾式,它使台身重心向后,用以平衡台后填土的倾覆力矩,但倾斜度应适当;埋置式桥台,台身为圬工实体,台帽及耳墙采用钢筋混凝土,当台前溜坡有适当保护不被冲毁时,可考虑溜坡填土的主动土压力;因此,埋置式桥台圬工数量较省,但由于溜坡伸入桥孔,压缩了河道,有时需要增加桥长;它适用于桥头为浅滩,溜坡受冲刷较小,填土高度在10m以下的中等跨径的多跨桥中使用;当地质情况较好时,可将台身挖空成拱形,以节省圬工,减轻自重;轻型桥台1、薄壁轻型桥台薄壁轻型桥台常用的型式有悬臂式、扶壁式、撑墙式及箱式等,如图所示;在一般情况下,悬臂式桥台的混凝土数量和用钢量较高、撑墙式与箱式的模板用量较高;薄壁桥台的优点与薄壁墩类同,可依据桥台高度,地基强度和土质等因素选定;2、支撑梁轻型桥台单跨或少跨的小跨径桥,在条件许可的情况下,可在轻型桥台之间或台与墩间,设置3~5根支撑梁;支撑梁设在冲刷线或河床铺砌线以下;梁与桥台设置锚固栓钉,使上部结构与支撑梁共同支撑桥台承受台后土压力;此时桥台与支撑梁及上部结构形成四铰框架来受力;3、轻型桥台可采用八字式和一字式翼墙挡土,如地形许可,也可做成耳墙,形成埋置式轻型桥台并设置溜坡;4、框架式桥台一般为双柱式桥台,当桥较宽时,为减少台帽跨度,可采用多柱式,或直接在桩上面建造台帽; 框架式桥台均采用埋置式,台前设置溜坡;为满足桥台与路堤的连接,在台帽上部设置耳墙,必要时在台帽前方两侧设置挡板;5、组合桥台1锚定板式桥台:锚定板式桥台有分离式和结合式两种形式;分离式是台身与锚定板、挡土结构分开,台身主要承受上部结构传来的竖向力和水平力,锚定板设施承受土压力;结合式的锚定板结构与台身结合在一起,台身兼做立柱和挡土板;2过梁式,框架式组合桥台:桥台与挡土墙用梁结合在一起的桥台为过梁式的组合桥台,使桥台与桥墩的受力相同;四、桥台及桥墩的的类型解析:桥台位于两端,支承桥梁上部结构并和路堤相衔接的建筑物;其功能除传递桥梁上部结构的荷载到基础外;还具有抵挡台后的填土压力、稳定桥头路基、使桥头线路和桥上线路可靠而平稳地连接的作用;桥台一般是石砌或,轻型桥台则采用;桥台布置桥台的常用高度不超过10米,少数高达20米左右;一般以桥头路基填土高度确定桥台的高度;桥梁全长在满足桥孔排洪或桥下交通要求的前提下,可在桥头修筑高桥台、高路堤,也可用引桥取代高路堤,延长桥梁长度,这主要取决于桥位附近地形、地质、土石方调配、合理使用土地及环境美化等方面的条件;在采用高桥台、高路堤时,应慎重考虑技术上的安全可靠,以及多占用土地的长期损失,不宜单纯追求节省而压缩桥梁长度;例如,山区跨谷桥不宜在陡峻山坡上修筑高桥台;城市桥梁因取土不易、影响市容,也往往避免高路堤而采用引桥;桥台须承受拱脚的水平推力,对地基要求较高,采用拱桥跨越V形狭谷,将桥台布置在岩石谷坡上,有利于承受拱脚推力,是往往一种较好的桥式布置;桥台背后的土压力和基础周围路基填土的重量,势必增大地基中的应力和变形,因而易引起桥台后仰和前移,对建筑在松软地基上的桥台,尤应特别注意;桥台附近路基,应以砂砾等渗水土填筑,并应加强地表排水,避免雨水渗入路基;或设置盲沟,尽快疏干渗入的水分;在严寒地区,为防止填土冻害,对填料及施工质量更应从严要求;这些措施对保证路堤稳定,减少台后土压,至关重要;桥台类型按结构形式,桥台可分为带翼墙和不带翼墙的两大类;带翼墙的桥台以采用八字形翼墙图a较为普遍;这种翼墙的作用在于: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;如对翼墙无导流要求时,也可采用和台身齐平的一字形翼墙桥台;它构造简单、施工放线较方便;为减少桥台工程量,并有效地抵挡台后填土压力,桥台可利用埋入台后路基中的拉杆锚固,做成锚杆式桥台或设锚定板做成锚定板桥台;也可利用填土压重,做成倒T形桥台;小桥桥台可利用桥跨结构及地面下的支撑相互支持,做成支撑式桥台等;这些桥台均具有轻巧的特点,统称为轻型桥台;如使用得当,都能收到技术上或经济上的较好效果;桥台不带翼墙的桥台在桥台两侧设置锥体填方,其坡面须作必要的防护如砌石,其作用和八字翼墙相同;铁路桥梁因列车行驶轨道位置固定,需要的台身宽度较窄,台身又往往较高,取消翼墙,代以锥体填方,技术、经济效果较好,故使用较多;不带翼墙的桥台构造形式,常用的有U 形、T形、埋置式、耳墙式等多种;①U形桥台图b;台身由支承上部结构的前墙和两边侧墙垂直于前墙组成U形伸入路堤,侧墙外设置锥体填方;因其结构简单,整体性强,施工简易,故在城市、公路桥梁上用得较多;铁路上只用于桥跨较小的低矮桥台;因台身较窄,当桥台较高时,两边侧墙内侧坡面在下部交遇而变成实体,圬工数量将急剧增加而不经济;②T形桥台;为铁路桥所常用,公路桥和城市桥,则因此种桥台狭窄而不用;台身由前墙和与其垂直的后墙组成T 形;前墙支承上部结构;后墙平行线路,墙顶设道碴槽,承托桥跨和路堤间的线路上部建筑;两者用途不同而又形成整体,具有结构合理、适应性较强、圬工量也较省的优点;③埋置式桥台图c;因台身埋置于锥体填方内而得名,适用于桥头路堤较高、跨度较大的桥梁,具有台身短、圬工量省的特点;在台顶两侧有带耳墙和不带耳墙的两种形式;耳墙须用钢筋混凝土筑成;为减少并有效地抵抗台后土压,台身一般做成后仰的形式,也称后仰式埋置桥台;在公路桥梁中尚有桩柱式埋置桥台,耳墙做在台帽上,也是一种轻型桥台;埋置式桥台的锥体填方大部伸出桥台前缘,有侵占桥下过水面积、易受水流冲毁的缺点;故埋置式桥台多用于旱桥及桥下水流缓慢的桥梁;在桥跨和台高的搭配上,宜选择较长跨度,避免锥体填土前缘对邻近的桥墩产生单侧斜坡土压;④耳墙式桥台;由两片耳墙及前墙组成,仅有少量台身埋在椎体坡面以下图d,也具有减少圬工的特点,但钢筋混凝土耳墙构造较复杂,施工也较困难,在中国目前不如前三者使用普遍;桥墩位于的中间部位,支承相邻两跨上部结构的建筑物;其作用是将上部结构传来的荷载,可靠而有效地传给基础;桥墩布置桥墩的位置和桥梁上部结构的分跨布置密切相关,应通过技术经济比较决定见;如跨河桥的桥墩应考虑到深水或不良地基会对桥墩基础施工带来的各种困难,冰凌、漂木或泥石流,会增加桥墩额外的负荷,布置桥墩时,应特别慎重;地形陡峻的V形深谷,宜以较大跨度跨越,避免在沟底设置高桥墩;当桥下净空无特殊要求,河床及地基情况允许采用浅基础桥墩,或为了美化环境,避免高路堤占地太多而修建的旱桥,则以低墩短跨的桥孔布置为好;桥墩类型桥墩分重力式桥墩和轻型桥墩两大类;重力式桥墩一般为采用混凝土或石砌的实体结构;墩身上设墩帽,下接基础;它的特点是充分利用圬工材料的抗压性能,借自身的较大截面尺寸和重量承受竖直方向和水平方向的外力,具有坚固耐久,施工简易,取材方便,节约钢材等优点;缺点是圬工量大,外形粗大笨重,减少桥下有效孔径,增大地基负荷;当桥墩较高,地基承载力较低时尤为不利图a;桥墩重力式桥墩多采用简单的流线型截面形状,如圆端墩、尖端墩、圆角形墩等,以便桥下水流顺畅地绕过桥墩,减少阻水及墩旁冲刷;当水流方向变化不定或与桥梁斜交时,宜采用圆形墩;对受流冰影响的桥墩,应在上游端设破冰棱;非城市的旱桥及不受水流影响的桥墩,则宜采用便于施工的矩形截面;轻型桥墩针对重力式桥墩的缺点而出现的桥墩,具有外形轻盈美观,圬工量少,可减轻地基负荷,节省基础工程,便于用拼装结构或用滑升模板施工,有利于加速施工进度,提高劳动生产率等优点,目前正得到迅速发展;实现轻型桥墩的主要途径为:改用强度较高的材料,改变桥墩的结构形式和桥墩受力情况;①空心桥墩;外形似重力式桥墩,但它是中空的薄壁墩;可采用钢筋混凝土现浇或为预应力混凝土拼装结构,较适用于高桥墩;中国襄渝线襄樊—重庆紫阳汉水桥,3号墩高米基顶以上,壁厚60厘米,是中国目前最高的铁路桥墩;联邦德国修建的奥地利欧罗巴桥墩高146米,壁厚仅35~55厘米;②构架式桥墩;以桁架、刚架为主体的轻型桥墩;如铁路桥采用的钢塔架墩图b,常与明桥面钢梁配合使用,有全桥轻巧,对地基要求低,墩高适应范围大的特点;在城市、公路桥上常采用X形、Y形、V形等刚架式桥墩图c、d、e,外形优美,结构新颖;这类桥墩并有减小上部结构计算跨度的优点;但结构受力较为复杂,在设计中应予以注意;③薄壁桥墩;多为采用滑模施工的钢筋混凝土结构;因薄壁墩顺桥方向的尺寸纤细,受纵向水平力时易产生挠曲变形,故又称柔性桥墩;利用桥跨结构将若干个柔性桥墩顶和邻近的刚性桥墩台顶以铰或固结相连,形成多跨超静定结构,可使全桥纵向水平力主要由刚性桥墩台承担,极大地改善了柔性墩的受力情况,是近年来发展起来的一种墩台新体系;④桩柱式桥墩;为桩式、双柱式、单柱式桥墩图f、g、h的统称;多采用就地灌筑钢筋混凝土建造,也有采用预制构件拼装,或将打入桩组成排架式墩图f的;在桩式或双柱墩中,桩柱的长细比较大时,也具有上述薄壁桥墩的特点,是柔性桥墩的另一种结构形式;。
桥梁墩台的构造特点及分类摘要:桥梁墩台是桥梁的重要组成部分,桥梁墩台一般由墩帽、墩身和基础组成。
而桥梁墩台的主要作用是承受上部结构传来的荷载,并将荷载传递给地基。
因此桥梁墩台的构造特点及设计方案是否合理将直接影响桥梁的整个工程质量。
本论文根据日常桥梁施工技术特点,将桥梁墩台形式的选择及构造特点进行了详细分析与探讨。
关键词:桥墩、桥台、构造特点、形式一、桥梁墩台的概念及分类1.桥梁墩台的概念桥墩一般指桥梁的中间支承结构物,它将相邻两孔的桥跨结构连接起来。
桥墩除了承受上部结构的荷载外,还要承受水压力、风力及可能出现的流冰压力、船只及漂浮物的撞击力、地震力等。
而桥台是将桥梁与路堤衔接的构筑物,它除了承受上部结构的荷载外,还承受桥头填土的水平土压力及直接作用在桥台上的车辆荷载等。
桥梁墩台由于受力的复杂性,因此它不仅应具有足够的强度、刚度和稳定性外,而且对地基的承载能力、沉降及地基与基础之间的摩阻力等都有一定的要求,以避免墩台由于过大的水平位移、竖向沉降及转角而导致破坏。
2.桥梁墩台的分类方法桥梁墩台的形式总体上可分为两大类:2.1轻型墩台轻型墩台形式很多,大多采用钢筋混凝土和少量配筋的混凝土建造,对于小跨径桥梁,也可采用石料砌筑。
轻型墩台能减轻墩身重力、节约圬工材料,同时外形比较美观,并减轻了地基的应力。
但是,由于轻型墩台各自的特点和使用条件,应根据桥址处的地形、地质、水文及施工条件等因素综合考虑确定。
2.2重力式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稳定。
它主要适用于地基良好的桥梁,主要使用天然石材或片石混凝土砌筑,基本不用钢筋。
重力式墩台的优点是承载能力大、就地取材、节约钢筋,缺点是圬工数量大、自重大。
二、桥台的构造形式桥台按照施工工艺和结构形式分为重力式、组合式、薄壁式和轻型式。
1. 重力式桥台梁桥重力式桥台由台帽、台身和基础组成,现场施工中可依据桥梁跨径、墩台高度及地形条件不同设置不同形式的桥台,一般有U型,八字形,一字型等。
桥梁墩台的构造特点及分类
论文摘要:桥梁墩台是桥梁的重要组成部分,桥梁墩台一般由墩帽、墩身和基础组成。
而桥梁墩台的主要作用是承受上部结构传来的荷载,并将荷载传递给地基。
因此桥梁墩台的构造特点及设计方案是否合理将直接影响桥梁的整个工程质量。
本论文根据日常桥梁施工技术特点,将桥梁墩台形式的选择及构造特点进行了详细分析与探讨。
关键词:桥墩、桥台、构造特点、形式
一、桥梁墩台的概念及分类
1.桥梁墩台的概念
桥墩一般指桥梁的中间支承结构物,它将相邻两孔的桥跨结构连接起来。
桥墩除了承受上部结构的荷载外,还要承受水压力、风力及可能出现的流冰压力、船只及漂浮物的撞击力、地震力等。
而桥台是将桥梁与路堤衔接的构筑物,它除了承受上部结构的荷载外,还承受桥头填土的水平土压力及直接作用在桥台上的车辆荷载等。
桥梁墩台由于受力的复杂性,因此它不仅应具有足够的强度、刚度和稳定性外,而且对地基的承载能力、沉降及地基与基础之间的摩阻力等都有一定的要求,以避免墩台由于过大的水平位移、竖向沉降及转角而导致破坏。
2.桥梁墩台的分类方法
桥梁墩台的形式总体上可分为两大类:
2.1轻型墩台
轻型墩台形式很多,大多采用钢筋混凝土和少量配筋的混凝土建造,对于小跨径桥梁,也可采用石料砌筑。
轻型墩台能减轻墩身重力、节约圬工材料,同时外形比较美观,并减轻了地基的应力。
但是,由于轻型墩台各自的特点和使用条件,应根据桥址处的地形、地质、水文及施工条件等因素综合考虑确定。
2.2重力式墩台
重力式墩台的主要特点是靠自身重量来平衡外力而保持稳定。
它主要适用于地基良好的桥梁,主要使用天然石材或片石混凝土砌筑,基本不用钢筋。
重力式墩台的优点是承载能力大、就地取材、节约钢筋,缺点是圬工数量大、自重大。
二、桥台的构造形式
桥台按照施工工艺和结构形式分为重力式、组合式、薄壁式和轻型式。
1. 重力式桥台
梁桥重力式桥台由台帽、台身和基础组成,现场施工中可依据桥梁跨径、墩台高度及地形条件不同设置不同形式的桥台,一般有u型,八字形,一字型等。
1.1u型桥台
u形桥台是重力式桥台中经常使用的主要形式,台身是由前墙和两个侧墙构成的u字形结构。
u形桥台构造简单,但自重大,对地
基要求高,故宜使用在填土高度不大的中、小桥梁中,美国亚利桑那州卡尔玛桥梁就是采用u型桥台的形式,该桥梁桥台的前墙一方面承受上部结构传来的荷载,另一方面承受路堤填土侧压力。
前墙应设台帽以安放支座,上部(台帽后面)设置挡土的矮墙,背墙临台帽一面一般直立,另一面采用前墙背坡。
侧墙与前墙结合成整体,兼有挡土墙和支撑墙的作用。
侧墙外露面一般直立,其长度由锥形护坡长度决定,尾端上部直立,下部按一定坡度收缩,侧墙伸入路堤长度不小于0.75 m,以保证桥台与路堤有良好的衔接,侧墙内应填透水性良好的砂土或砂砾。
美国桥梁建设委员会所派出的建筑机构根据现场实际情况,为了排水方便,在桥梁侧墙内略高于高水位的平面上铺一层向路堤方向倾斜的夯实粘土层作为不透水层,并在其上再铺一层碎石,将积水引至分流的盲沟内排出桥外。
该桥台两侧的锥形护坡(锥坡),坡度则由纵向1:1逐渐过渡到横向1:1.5,以便与路堤的边坡一致,其平面形状为四分之一椭圆。
锥坡用土夯实而成,其表面铺一层中砂,再干砌或用浆砌片石护面。
为保证桥与路堤衔接顺适,应在雉墙后设搭板。
1.2埋置式桥台
埋置式桥台是将台身埋在锥形护坡内,只露出台帽在外以便安置支座及上部构造。
它是利用台前锥坡产生的土压力抵消台后的主动土压力,以增加桥台的稳定性。
埋置式桥台不设侧墙,仅设短小的钢筋混凝土耳墙,伸进路堤长度一般不小于50 cm,台顶部分的
内角到路堤锥坡表面的距离不应小于50 cm,否则应在台顶缺口处的两侧设置横隔板。
埋置式桥台台身用混凝土、片石混凝土或浆砌块石做成。
埋置式桥台的缺点是由于护坡伸入到桥孔,使桥长增长。
2007年8月1日,美国明尼苏达州一座跨越密西西比河的大桥发生坍塌。
该桥梁属于交通要道35号州际公路一部分,每天通过汽车约20万辆。
由于事发时为当地时间18时5分左右,正值交通高峰时段,因此约50辆汽车坠入河中。
该桥梁使用埋置式桥台,但是该桥梁由于横跨繁忙的密西西比河上,因此桥梁被设计成拱形,并且桥梁为保证有足够的船只通过空间而没设桥墩,埋置式桥台存在设计缺陷,因此造成严重经济后果,该埋置桥台实质上属于实体重力式桥台,其工作原理是靠台身后倾,使重心落在基底截面的形心之后,平衡台后填土产生的倾粗力矩以减少恒载产生的偏心矩,而此时,设计单位并没有注意后倾斜度要适当,使桥梁倾斜度过大,并没有采取合适的拉结方式。
埋置式桥台在下部台身和基础用浆砌块石,上部台身二台帽及耳墙用混凝土,其中台帽和耳墙应配置钢筋。
桥台结构稳定性好,可用于10m和10 m以上的高桥台。
将桥台台身挖空,即可做成肋形埋置式桥台。
其台身由两块后倾式肋板与顶面帽梁连接而成,台高在l0m或l0m以上者,肋板之内设系梁连接,帽梁、系梁和耳墙均需配置钢筋,台身与基础之间只需布置少量接头钢筋,台身和基础可采用混凝土。
三、桥墩的构造形式
1.重力式桥墩
重力式桥墩由墩帽、墩身和基础组成。
墩帽是桥墩顶端的传力部分,它通过支座承托上部结构的荷载并传递给墩身。
墩帽一般用混凝土或钢筋混凝土做成,也可用石料圬工砌筑。
墩帽顶部常做成一定的排水坡,四周应挑出墩身约5-10 cm作为滴水(檐口),特大、大跨径桥梁的墩帽厚度不应小于50 cm,中、小跨径桥梁不应小于40 cm,墩帽内应设置构造钢筋。
设置支座的墩帽上应设置支座垫石,在其内应设置水平钢筋网。
与支座底板边缘相对应的支座垫石边缘应向外展出10-20 cm,厚度为其长度的1/2一1/3。
相邻两孔上部结构梁端应留有一定空隙,中小跨径桥梁一般取2-5 cm。
当墩台要安置不同高度支座时,也需用支承垫石调整高度。
活动支座的支承垫石可埋入墩帽内,固定支座的支承垫石可以埋入也可以露在墩帽外,支座垫石的顶面应高出墩顶面排水坡的上棱。
为了节省墩身及基础的砌体体积,也可采用钢筋混凝土悬臂式和托盘式墩帽。
墩帽端部高度通常采用30-40 cm,并按需要配置受力钢筋。
托盘式墩帽内是否配置受力钢筋则应由主梁着力点和托盘扩散角大小而定。
南京地铁一号线从秦淮河桥上游侧桥梁正下方穿过,该桥桥梁结构为17.80m+17.80m+17.83m三跨预应力空心板简支梁桥,其中桥墩、桥台为整体重力式。
桥梁向隧道一侧变形。
由于盾构隧道下穿桥梁,故引起的水平变形较小而竖向变形较大。
桥梁的最大水平变形为2.2mm,最大竖向变形为8.77mm,且最大竖向位移发生在墩
角位置。
两隧道的中间区域沉降较小为3mm左右,沉降值沿地表方向逐渐消散,可见加固措施明显。
2.墩身的构造
墩身是桥墩的主体。
通常采用料石、块石或混凝土建造。
为了便于水流和漂浮物通过,墩身平面形状通常做成圆端形或尖端形,无水桥墩则可做成矩形,在有强烈流冰、泥石流或漂流物的河流中的墩台,其表面宜选用强度等级不小于mu60的石材或c40混凝土预制块镶面,镶面砌体的砂浆强度等级不应低于m20在具有强烈流冰河流中的桥墩,应在其迎水面设置破冰棱。
破冰棱应高出最高流冰水位1.0m,并应低于最低流冰水位0.5 m,破冰棱的倾斜度宜为3:1-10:1(竖:横),破冰棱迎冰面应做成尖端形或圆端形。
混凝土破冰棱在迎冰面应埋设钢板或角钢。
总结
综上所述,桥梁构造物的设计是否合理,方案是否可行,造价是否经济,施工是否可行,都直接影响整个工程的质量。
但是桥梁在实际设计中,应充分利用地形及施工条件,设计合理的桥梁墩台形式,这样才能保证桥梁的整体质在可控范围内,并坚持在工程设计中推陈出新,以不断提高下部工程的设计质量及其使用效果。