桥梁下部结构尺寸

重力式桥墩和U型桥台设计一、桥梁概述一跨线桥梁上部结构跨径为36m简支装配式钢筋混凝土空心板，跨数为三跨，横断面内共有20块空心板，每块板宽度为99cm，准跨径中跨为L b1=14m；两边跨为L b2=11m；预制板长为L=13.6m和10.6m；桥梁下部结构为桥墩采用重力式圆端形实体桥墩，桥台采用U型桥台。

二、地质资料中等密实中砂，地基土的容许承载力：[σ0]=350kpa 容重γ0=27k N/m3三、设计技术标准1、桥面净宽：净—15+2×2.5人行道2、设计荷载：公路—Ⅰ级、人群：4KN/m23、支座为板式橡胶支座，平面尺寸为200mm x 200mm，支座厚度为60mm；四、使用材料简支装配式钢筋混凝土空心板和桥面铺装混凝土采用C40，墩身、墩帽、台身和台帽采用C30混凝土，其他均采用C25混凝土。

五、拟定上部结构尺寸参见教材（P60~61页），每块空心板宽度为99cm，厚度为60cm，桥面宽度由20块空心板连接而成，板间1cm厚的缝隙用于灌注砂浆，桥面净宽为净—15+2×2.5人行道，桥面铺装上层采用0.04m厚沥青混凝土，下层采用0.1m厚C40防水混凝土，桥面横坡度为双向1.5%，由铺装层结构控制，具体构造措施见图。

六、拟定下部结构尺寸（一）拟定桥墩尺寸1、墩帽尺寸（1）顺桥向尺寸按照上部结构布置，相邻两支座中心距离f=e0+e1+e1=0.04+0.18+0.18=0.4m，支座顺桥向宽度为0.2m，支座边缘离墩身的最小距离为0.2m（参见P341表5—1—1），墩帽顺桥向宽度为b≥f+a+2c1+2c2=0.4+0.2+2×0.1+2×0.2=1.2m从抗震物构造措施的角度，梁端至墩台帽边缘的最小距离a（cm）还应满足a≥50+0.01l（l为计算跨径）=50cm+0.01*1360cm=63.6cm，墩帽宽度2*0.636m+0.04m=1.312m，取满足上述要求的墩帽宽度为 1.4m；墩帽厚度取0.4m。

桥梁设计的一般原则及常用构造尺寸1 桥梁设计基本原则a）桥梁设计应遵照“安全、适用、经济、美观和有利环保”的基本原则，同时注重结构的耐久性。

b）桥梁总体服从于路线走向和整体设计，其平、纵面与公路线形相融合；从桥梁专业的角度，应主动配合为路线方案综合最优提供依据。

c）抓住项目各路段地质、地形特点，合理选择桥位，综合比选最优方案。

d）方案选择及孔跨布设除考虑结构本身的合理性外，还应注重各合同段的划分、方便施工及与周围景观的协调。

e）桥孔分联时，应充分考虑桥梁下部的刚度协调，达到最佳受力效果。

f）在地形复杂、山坡陡峻处的山区桥梁，布孔时应根据桥址纵、横断面布设。

尤其横向保证桥梁墩台的稳定性。

g）桥孔布设原则上不压缩河槽。

对于山前扩散及变迁河段，桥梁长度应考虑河槽摆动的因素，为确保水流及漂浮物顺利通过桥孔，大桥跨径不宜小于20 m。

h）平原区桥梁孔跨布设以水文计算成果为依据，并结合河道的地形、地貌及桥下被交路等情况予以确定。

i）平原区路基通过占有农田较多，且需大量借方或远运填料时，可设置高架桥通过，并采用建筑高度较低的结构类型。

j）对于跨线桥保证净空5.5 m以上，以保证日后桥下被交公路罩面改造。

2 上部结构设计2.1 结构选型2.1.1 装配结构桥梁上部结构形式及跨径选取宜根据地形、地质、水文、桥墩高度，选取合适的桥梁方案进行比选。

原则上采用施工方便、造价经济的标准化、预制装配化结构，推广采用《公路桥梁通用图》2007年12月版。

以装配式小箱梁、T梁为主，为保证桥梁整体协调性，除特殊和复杂桥梁外，一般桥梁跨径建议按下述范围选取：墩高H<10 m时，选用10～20 m跨径；墩高10 m<="" p="">墩高15 m<="" p="">墩高30 m<="" p="">墩高H>80 m时，考虑采用刚构。

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；及梁桥重力式墩比较，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及受力特点(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及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●上部结构及桥台锚栓连接，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及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。

悬索桥下部结构设计1、桥塔设计桥塔类型按材料可分为混凝土塔和钢塔两类，钢塔具有施工速度快、结构自重轻、抗震性能好等优点，（混凝土塔）则在经济性方面优势明显。

山区大跨度桥梁，钢结构加工运输较为困难，因此本桥采用经济性较为明显的混凝土桥塔。

索塔采用门形框架结构，包括上塔柱、下塔柱、上横梁和下横梁以及附属设施。

塔柱为钢筋混凝土结构，横梁为预应力混凝土结构。

索塔整体造型以及各部分的断面形式考虑了受力、风阻系数以及景观方面的要求，同时尽可能便于施工。

索塔总高度为264m（不含主索鞍室），其中上塔柱高153m（下横梁顶面以上），下塔柱高112m（下横梁顶面以下）。

塔柱均采用D 形薄壁空心断面：顺桥向尺寸,由塔顶的8.5m 直线变化到塔底的16.5m，横桥向尺寸,由塔顶的6.5m 直线变化到塔底的11.5m；上塔柱在顺桥向和横桥向的壁厚均为1.0m，下塔柱在顺桥向和横桥向的壁厚均为1.2m。

上横梁处塔柱壁厚为1.6m，下横梁处塔柱壁厚为2m。

由于塔柱受力较为复杂，塔柱在上横梁底板和下横梁顶、底板交汇处等受力较大的区段设置加厚段，塔底设置3m 实心段。

索塔在上塔柱顶设置了上横梁，采用箱形断面，为预应力混凝土结构，上横梁宽度8m,高度为8m。

上横梁顶、底、腹板壁厚1m。

下横梁设置在主梁下方采用箱形断面，为预应力混凝土结构，下横梁宽度10m，高度为10m。

顶、底和腹板壁厚均为1.2m。

桥塔基础采用分离式承台接群桩基础，桥塔基础采用直径 2.5m，每个承台布设20根本项目桥塔较高，横梁刚度对桥塔稳定影响较为明显。

下阶段应结合桥塔景观设计做深入比较。

2、锚碇设计（1）锚碇选型隧道式锚碇根植于基岩，可充分发挥岩石岩性，以其开挖量小、造价低、利于环境保护等优点，成为山区悬索桥锚碇的首选形式。

四川岸塔位处山势陡峭，但坡面后退方向存在2级极为平整的阶地，覆盖层约3m，宜采用重力锚；云南地形较平坦，可以采用重力锚；根据地质勘测资料，两岸锚碇区持力层地质均为软岩，四川主要为泥岩，云南为较为破碎的砾岩。

Midas Civil应用—桥梁下部结构实体011、桥梁下部结构建模及分析(1)基本概况一引桥下部结构为双柱式，墩柱直径130cm，高度5m，标号C30混凝土，柱间距685cm；盖梁长度1155cm，宽度170cm，高度140cm，标号C30混凝土。

(2)Midas Civil 桥梁下部结构分析步骤桥梁下部结构的分析步骤如下：①设置操作环境及项目信息②定义材料和截面③建立结构三维模型④输入静力荷载⑤输入荷载数据⑥输入荷载组合⑦运行结构分析⑧查看分析结果(3)设置操作环境及项目信息打开【工具】/【单位系】/将单位体系设为KN，mm。

该单位可以根据输入数据的种类任意转换。

打开【文件】 /【项目信息】/完善基本信息。

(4)定义材料和截面。

打开【特性】/【材料特性值】/【材料】/【添加】/【类型】/【名称】/【数据库】/选择材质/【适用】。

(5)建立结构三维模型。

利用面单元建立桥墩单元结构>基本结构>板单元>输入，类型 ，R(半径)：0.65m；>编辑，选择分隔数量：m=16，n=14，显示辅助尺寸（打开）； >插入，插入点（0,0,0），Alpha：-90°，显示号：3，确定。

建立结构组“面柱”选择最新建立的个体 ，打开组>结构组>新建“面柱”，拖放至主界面。

节点单元>节点>复制和移动选择节点21，形式>复制，等间距>dx,dy,dz>（0,0.2,0）m，复制次数>（1）选择节点5，形式>复制，等间距>dx,dy,dz>（0.2,0,0）m，复制次数>（1）选择节点67，形式>复制，等间距>dx,dy,dz>（0,0.85,0）m，复制次数>（1）节点单元>单元>建立单元，单元类型>桁架单元，材料>1：C30，截面>无连接节点（5,67）,（67,68）,（66,68）,（21,66）。

桥梁工程下部结构制图本章导读一、学习目标1．了解桥梁的类型、桥梁的各部分构造组成；2．掌握钢筋的有关知识，掌握钢筋混凝土结构图的图示特点、图示内容与图示方法；3．掌握桥位平面图、桥梁地质断面图、桥梁总体布置图的图示内容与图示方法；4．能阅读及绘制桥梁总体布置图及各构件（主梁、桥台、桥墩、桩等）详图。

二、学习内容1．桥梁的分类及组成；2．桥位平面图、桥梁地质断面图、桥梁总体布置图；3．钢筋混凝土结构图及构件详图。

桥梁是道路路线通过河流、山谷或其它路线的立体交叉等常见的工程构筑物，用以保证路线通畅，车辆行驶正常。

桥梁按照主要承重构件的受力情况分为：梁桥、刚架桥、吊桥、拱桥及组合体系桥等；按照上部结构所使用的材料可分为：钢桥、木桥、钢筋混凝土桥、圬工(砖、石、混凝土)桥等，以钢筋混凝土桥使用最为广泛。

桥梁是由上部结构（桥跨结构）、下部结构（桥墩及桥台）和辅助结构组成，见图3-1梁桥示意图。

1—主梁；2一桥面；3一支座；4一桥台；5一桥墩；6—锥坡图3—1梁桥基本组成部分(一)上部结构上部结构又称桥跨结构。

上部结构包括承重结构和桥面系，是在线路中断时跨越障碍的主要承重结构。

它的作用是承受车辆等荷载，并通过支座传给墩台。

桥面构造包括：桥面铺装、防水和排水构造、伸缩缝、人行道(或安全带)、侧石、栏杆及灯柱等构造(图3-2)。

图3-2 桥面构造示意图(二)下部结构下部结构由桥墩、桥台组成(单孔桥没有桥墩)。

下部结构的作用是支承上部结构，并将结构重力和车辆荷载等传给地基；桥台还与路堤连接并抵御路堤土压力。

(三)附属结构附属结构包括桥头锥形护坡、护岸以及导流结构物等。

它的作用是抵御水流的冲刷、防止路堤填土坍塌。

桥梁的类型很多，构造组成也各有不同，但是桥梁工程图的图示方法基本相同，只是结构详图的表现方式有所不同，一般根据结构构件使用材料而定。

桥梁工程图是由桥位平面图、桥位地质断面图、桥梁总体布置图、构件结构图(构件详图)等组成。

桥梁上下部结构设计原则1上部线将设计1.1、现浇连续箱梁当互通立交地面起伏较大，立交曲线半径小于150m，墩高小于40m及桥面变宽段采用预应砼连续箱梁结构，预应力砼连续箱梁一般跨径为25～40米。

匝道桥悬臂长1.5米，箱梁顶板厚25厘米，底板厚25厘米，跨中腹板厚40 厘米，墩顶支点附近腹板厚60厘米，在支点截面处设置端、中横梁，普通跨径连续梁的中横梁宽2.5米，端横梁宽1.5米。

连续箱梁典型截面见下图。

箱梁结构采用搭架现浇，预应力钢材采用φs15.2高强低松弛钢绞线，其标准强度 fpk=1860Mpa，纵向钢束布置在腹板中，采用锚具或联接器锚固或接长。

箱梁结构险砼采用C50。

1.2、钢箱梁匝道及主线跨越高速公路的部分，采用40m钢一混凝土组合梁，以便施工快捷，减少施工对运营高速公路交通的影响。

1.2.1、节段划分40m钢箱梁沿纵桥向共划分为3个节段,节段长度分别为13.97m、12m及13.97m,最大节段运输重量约为23.6t。

节段间预留10mm间隙,钢结构加工制造单位根据焊接工艺需求可对预留间隙进行适当调整。

钢梁节段在工地上采用高强螺栓连接成吊装梁片。

1.2.2、钢主梁综合桥梁的运输,控制钢主梁运输宽度3.5m,运输长度不超过16m。

单片钢箱梁箱高1820mm,箱宽2000mm，外悬臂宽度1000mm，钢箱梁底板水平,腹板竖直,顶板横坡2%,箱内实腹式横隔板标准间距5.0m,与梁片间主横梁（M类）对应。

为增加钢箱梁顶板的局部屈曲稳定,在箱内两道横隔板间设置1道加强横肋,加强横肋标准间距5.0m。

箱梁底板设置3道纵向加劲肋,腹板间设置1道纵向加劲肋,箱梁顶板上缘设置开孔板作为加劲肋,同时作为组合桥面板的剪力键。

钢箱梁腹板厚度均为12mm，中间节段顶板厚度20mm，底板厚度32mm；两边节段顶板厚度12/18mm，底板厚度16/28mm；顶底板厚度根据受力进行节段调整，顶底板厚度节段变化采用箱外对齐的方式。