一、重力式墩台的验算

第五讲桥梁的墩台和基础一桥梁的墩台（一）梁桥的重力式墩台依靠其自身的重力及作用其上的重力维持稳定的，称为重力式墩台。

桥墩由墩帽、墩身和基础组成。

桥台由台帽、台身、基础和侧墙、护坡等组成。

墩（台）帽上安放支座，形成桥面横披，调整邻跨的支座高度。

1. 墩帽墩帽宽度，顺桥方向为b：： b≥f + a0 + 2c1 + 2c2≥ 100cm 横桥方向为B B≥s + b0 + 2c1 + 2c2 f——相邻两跨支座中心的距离S——两外侧主梁（支座）的中心距 c2---20—40cm； c1一般5—10cm2. 墩身平面形状可用圆端形或尖端形；墩顶宽度，小跨径桥梁不宜小于0.8m，中跨径桥梁不宜小于1.0m；墩身侧面坡度5号或15号以上的混凝土浇筑或用浆砌块石或料石砌筑，也可用混凝土预制块砌筑。

大桥常采用钢筋混凝土空心墩3. U形桥台适用于填土高度小于8~10m的桥梁。

二）拱桥的重力式墩台墩帽上设拱座，以支承拱脚；墩顶的宽度 约为拱跨的1/10~1/25（石砌墩）， 1/15~1/30（混凝土墩）。

重力式桥台、齿键式桥台、组合式桥台(三) 轻型墩台利用钢筋混凝土的强度和整体刚度，或某种支承构件，形成墩台 。

1．桩柱式桥墩桩柱式桥墩，由柱、盖梁、横系梁组成，用于跨径不大（ 8~12m）的梁桥。

盖梁高度一般为盖梁宽度的0.8 ~ 1.2倍。

柱的布置，宜使恒载作用下，盖梁在柱顶内外两侧的弯矩接近相等。

桩柱式墩， H大于7m时，应该设横系梁。

桩柱式桥台常作成埋置式的。

台帽上设耳墙2. 轻型桥台3. 钢筋混凝土薄壁墩台4.城市立交的轻型墩台二桥梁的基础桥梁的基础，将桥梁墩、台的各种荷载传至地基。

桥梁的基础的设计首先要确定基底的埋置深度和基础类型。

要仔细分析地质勘察资料，拟定基础埋置深度，再经计算决定。

基底的埋置深度：在地面下或河床下至少1m ；在局部冲刷线下至少1.0 ~ 4.0m；在冻结线下（冻胀土）至少0.25m 。

一、填空题1)公路桥梁的作用按其随时间变化的性质，分为永久作用、可变作用、偶然作用。

2)按结构体系及其受力特点，桥梁可划分为梁桥、拱桥、悬索桥以及组合体系。

3)桥跨结构在温度变化、混凝土的收缩和徐变、各种荷载引起的桥梁挠度、地震影响、纵坡等影响下将会发生伸缩变形。

4)钢筋混凝土梁梁内钢筋分为两大类，有受力钢筋和构造钢筋。

5)作用代表值包括标准值、准永久值、频遇值。

6)桥梁纵断面设计包括桥梁总跨径的确定、桥梁的分孔、桥面的标高及桥下净空、桥上及桥头引导纵坡的布置。

7)桥台的常见型式有重力式桥台、轻型桥台、组合式桥台和框架式桥台等。

8)公路桥面构造包括桥面铺装、防水和排水系统、桥面伸缩装置、人行道及附属设施等。

9)悬索桥主要由桥塔、锚碇、主缆和吊索等组成。

10)重力式桥墩按截面形式划分，常见的有矩形、圆形、圆端形和尖端形等。

11)常见的轻型桥台有薄壁轻型桥台、支撑梁轻型桥台、框架式轻型桥台、组合式轻型桥台等。

12)设计钢筋混凝土简支T梁，需拟定的主要尺寸有梁宽、梁高、腹板厚度、翼缘板厚度。

13)柱式桥墩的主要型式主要有独柱式、双柱式、多柱式和混合式。

14)桥梁支座按其变为的可能性分为活动支座和固定支座。

15)支座按其容许变形的可能性分为固定支座、单向支座和多向支座。

16)常用的重力式桥台有U形桥台、埋置式桥台、八字式桥台、一字式桥台等。

17)桥梁的主要组成部分包括桥墩、桥台及桥跨结构等。

18)桥梁设计一般遵循的原则包括安全性、适用性、经济性、先进性和美观等。

19)荷载横向分布影响线的计算方法主要有：杠杆原理法、偏心压力法、铰接板法、比拟正交异性板法。

20)通常将桥梁设计荷载分为三大类：永久荷载、可变荷载、偶然荷载。

21)公路桥梁设计汽车荷载分为公路-I级、公路-II级两个等级，它包括车道荷载和车辆荷载，其中车辆荷载用于桥梁结构的局部加载和桥台验算。

22)桥梁净空包括设计洪水位和桥下通航净空。

23)进行扩大基础验算时，常进行基底的倾覆稳定性和滑动稳定性检算。

浅谈重力式U型桥台的验算及裂缝分析摘要：在u型桥台的建设过程中经常出现问题，u型桥台主要的受力部分为前墙，因此前墙的设计及施工对整个桥台的结构是最重要的，本文通过近年来实际工程中出现了大量的不同裂缝、破损和倾覆等，这些问题对桥梁的正常使用造成了不可估量的影响。

关键词：重力式u型桥台；稳定性；开裂中图分类号： u445 文献标识码： a 文章编号：1、引言重力式桥台台后的土压力主要靠自重来平衡，故桥台本身多数由石砌、片石混凝土或混凝土等圬工材料建造，并用就地浇筑的方法施工。

u形桥台因其台身是由前墙和两个侧墙构成的u字形结构而得名。

其优点是构造简单，可以用混凝土或片、块石砌筑。

缺点是桥台体积和自重较大，也增加了对地基的要求，此外，桥台的两侧之间填土容易积水，结冰后冻胀，使侧墙产生裂缝。

所以宜用渗水性较好的土夯填，并做好台后排水。

因此，u型桥台在工程实施中存在的病害较多，一些桥梁在交付使用后不久甚至在施工过程中就产生各种严重问题，不仅影响公路的正常使用，而且维修加固也要耗费高额费用。

2、设计算例本文根据某特大桥为工程背景，大桥为大跨度波形钢腹板预应力混凝土刚构桥，其跨径布设为85+148+85米，桥梁起点桩号k22+336.962，跨中桩号k22+503，终点桩号k22+665.013，全长326米，桥面总宽12米，桥面行车道宽11米，两侧各设0.5米宽的防撞护栏。

两幅桥梁总面积7488平方米。

道路等级：高速道路；计算行车速度：80km/h；3、前墙的计算u型桥台设计方面主要要考虑前墙。

u型桥台的主要的受力部分为前墙，在宽度较大的桥台中，在前墙的一定位置设置了必要的变形缝后，其质量一般也能保证。

对于高度较大的桥台，地基和前墙前边的墙身的应力往往较大，为了改变这种应力分析状况，使其受力更合理，应当加宽基础襟边，同时前墙设置或者的前坡。

3．1 土压力的计算挡土结构物上受到的土压力和挡土结构与填土相对位移紧密相关。

12.2桥梁墩台的计算12.2.1 重力式桥墩1．作用(荷载)及其组合在第一章总论里，已经对公路桥涵设计所用的作用（荷载）及其组合作了详细介绍，本节仅结合桥墩计算所应考虑的内容予以阐述。

桥墩计算中考虑的永久作用为：·上部结构的恒重对墩帽或拱座产生的支承反力，包括上部构造混凝土收缩及徐变作用；·桥墩自重，包括在基础襟边上的土重；·预加力，例如对装配式预应力空心桥墩所施加的预加力；·基础变位作用，对于奠基于非岩石地基上的超静定结构，应当考虑由于地基压密等引起的支座长期变位的影响，并根据最终位移量按弹性理论计算构件截面的附加内力；·水的浮力，基础底面位于透水性地基上的桥梁墩台，当验算稳定时，应考虑设计水位的浮力；当验算地基应力时，可仅考虑低水位的浮力，或不考虑水的浮力。

基础嵌入不透水性地基的桥梁墩台不考虑水的浮力。

作用在桩基承台底面的浮力，应考虑全部底面积。

对桩嵌入不透水地基并灌注混凝土封闭者，不应考虑桩的浮力，在计算承台底面浮力时应扣除桩的截面面积。

当不能确定地基是否透水时，应以透水或不透水两种情况与其他作用组合，取其最不利者。

桥墩计算中考虑的可变作用为：·作用在上部结构的车道荷载，对于钢筋混凝土柱式墩台应计入冲击力，对于重力式墩台则不计冲击力；·人群荷载；·作用在上部结构和墩身上的纵、横向风力；·车道荷载制动力；·作用在墩身上的流水压力；·作用在墩身上的冰压力；·上部结构因温度变化对桥墩产生的附加力；·支座摩阻力。

作用于桥墩上的偶然作用为：·地震作用；·作用在墩身上的船只或漂浮物的撞击作用。

上述各种作用的计算方法可参见第一章相关内容和《桥规》（JTG D60）有关条文。

重力式桥墩的作用效应组合主要与墩身所要验算的内容有关，例如，墩身截面的强度和偏心的验算，整个桥墩的纵向及横向稳定性验算等。

重力式墩台名词解释(一)重力式墩台相关名词解释1. 重力式墩台重力式墩台是一种用于建筑物或桥梁的基础支撑结构，通过墩台的自重来抵抗上部结构的重力荷载。

它由混凝土等材料构成，具有一定的承载能力和稳定性。

2. 混凝土混凝土是一种由水、水泥、砂、石子等材料混合而成的人工材料，具有较强的抗压强度和耐久性。

在重力式墩台中，混凝土常用来作为墩台的主要构建材料。

3. 承载能力承载能力是指墩台能够承受的荷载大小。

对于重力式墩台来说，其承载能力需要能够承受上部结构的重力荷载，同时保证墩台本身的稳定性和安全性。

4. 稳定性稳定性是指墩台在受到荷载作用时不会发生倾覆、滑动或失稳的能力。

重力式墩台需要通过合理的设计和施工，使其具有足够的稳定性，以确保建筑物或桥梁的安全性。

5. 基础支撑结构基础支撑结构是指用来承担上部结构荷载的建筑物或桥梁的底部部分。

在重力式墩台中，墩台本身就是一种基础支撑结构，通过其自身的承载能力来支撑上部结构的重力。

6. 上部结构上部结构是建筑物或桥梁中位于基础支撑结构之上的部分，包括楼层、梁、板等。

重力式墩台需要能够承受上部结构的重力荷载，保证整个结构的稳定性和安全性。

7. 自重自重是指墩台本身所具有的重量。

在重力式墩台中，墩台的自重需要足够大，以承受上部结构的重力荷载，确保整个结构的稳定性。

8. 重力荷载重力荷载是指上部结构所产生的向下的力量。

在重力式墩台中，墩台需要能够承受上部结构的重力荷载，并通过自身的稳定性来传递这部分荷载，起到支撑作用。

9. 倾覆倾覆是指墩台在受到外部力作用下产生倾斜或翻倒的现象。

为了确保重力式墩台的稳定性，需要通过合理的设计和施工，避免墩台发生倾覆的危险。

10. 施工施工是指根据设计要求对建筑物或工程进行建造的过程。

重力式墩台的施工需要严格按照设计规范和施工要求进行，确保墩台的质量和稳定性。

11. 安全性安全性是指墩台在使用过程中不会对人身造成伤害或产生危险。

重力式墩台需要具有足够的承载能力和稳定性，确保建筑物或桥梁的安全性，保护使用者的生命财产安全。

一、重力式墩台的验算（一）截面强度验算重力式墩台主要采用圬工材料建造，一般为偏心受压构件，根据《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61—2005），其设计过程采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，采用分项系数表达式进行计算。

在不利荷载组合作用下，验算墩台各控制截面作用效应的设计值（内力）应小于或等于结构抗力效应的设计值。

S―作用效应组合设计值，按《通规》JTGD60-2004的规定计算；R(.)―构件承载力设计值函数；f―材料强度设计值;d―几何参数设计值，可采用几何参数标准值，即设计文件规定值。

ad具体的墩台截面的强度验算包括以下各项内容：（1）选取验算截面1）通常选取墩台身的基础顶面与墩台身截面突变处。

2）采用悬臂式墩台帽的墩身，除对墩台帽进行验算外，应对墩台帽交界处墩身截面进行验算。

3）当桥墩、桥台较高时，需沿墩台身每隔2~3米选取一个验算截面。

（2）验算截面的内力计算按照各种组合，分别计算各验算界面的竖向力、水平力和弯矩，得到N∑，∑、H∑及M并按下式计算各种组合的竖向力设计值：式中：N——各种组合中最不利的设计荷载效应（竖向力）；jN——各种组合中按不同荷载算得的竖向力设计值；d（3）砌体构件受压承载力计算承载能力极限状态验算：按轴心或偏心受压构件验算墩身各截面的承载能力。

对于砌体以及混凝土截面，要分别采用《圬规》相应条款的规定计算。

如果不满足要求就应根据修改墩身截面尺寸重新验算；（4）截面偏心距验算如超过表限制时，可按下式确定截面尺寸：1）单向偏心：2）双向偏心：Wy 、Wx―双向偏心时，构件x方向受拉边缘绕y轴的截面弹性抵抗矩和构件y方向受拉边缘绕x轴的截面弹性抵抗矩，对于组合截面应按弹性模量比换算为换算截面弹性抵抗矩；ftmd―构件受拉边层的弯曲抗拉强度设计值，按《圬规》表、表和表采用；ex、ey―双向偏心时，轴向力在x方向和y方向的偏心距；φ―砌体偏心受压构件承载力影响系数或混凝土轴心受压构件弯曲系数，分别参见《公路圬工桥涵设计规范》第条和条。