简述重力式墩台和轻型桥台的特点及其工作原理

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 。

桥梁下部结构分类公路桥梁下部结构可分为重力式桥墩、重力式桥台、轻型桥墩、轻型桥台。

(一)重力式墩、台主要特点是靠自身重量来平衡外力而保持其稳定，因此，墩、台身比较厚实，可以不用钢筋，而用天然石材或片石混凝土砌筑。

它适用于地基良好的大、中型桥梁，或流冰、漂浮物较多的河流中。

主要缺点是圬工体积较大，因而其自重和阻水面积也较大。

拱桥重力式桥墩分为普通墩与制动墩，制动墩要能承受单向较大的水平推力，防止出现一侧的拱桥倾坍，因而尺寸较厚实;与梁桥重力式桥墩相比较，具有拱座等构造设施。

梁桥和拱桥上常用的重力式桥台为U型桥台。

缺点是桥台体积和自重较大。

此外，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，所以宜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.梁桥轻型桥墩、台(1)梁桥轻型桥墩钢筋混凝土薄壁桥墩：施工简便，外形美观，过水性良好，适用于低级土软弱的地区。

需耗费用于立模的木料和一定数量的钢筋。

柱式桥墩：外形美观，圬工体积少，而且重量较轻。

钻孔桩柱式桥墩：适合于多种场合和各种地质条件。

柔性排架桩墩：优点是用料省、修建简便、施工速度快。

主要缺点是用钢量大，使用高度和承载能力受到一定限制。

因此它只适合于在低浅宽滩河流、通航要求低和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，台高不超过6m.埋置式桥台：桥台所受的土压力小，桥台的体积相应的减少。

分为后倾式、肋形埋置式、双柱式、框架式等类型。

其中桩柱式桥台对于各种土壤地基都适宜。

钢筋混凝土薄壁桥台：适用于软弱地基的条件，且钢筋用量也较多。

加筋土桥台：在台后路基填土不被冲刷的中、小跨径桥梁，台高3～5m时，可采用加筋土桥台。

2.拱桥轻型桥墩、台(1)拱桥轻型桥墩带三角杆件的单向推力墩：只在桥不太高的旱地上采用。

悬臂式单向推力墩：适用于两铰双曲拱桥。

(2)拱桥轻型桥台其工作原理是，当桥台受到拱的推力后，便发生绕基底形心轴而向路堤方向的转动，此时台后的土便产生抗力来平衡拱的推力，从而使桥台的尺寸较小。

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。

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、靠背式框架桥台、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。

高速铁路（客运专线）桥梁墩台施工技术讲义第一部分桥梁墩台基本知识桥墩台就是支承桥跨结构并将恒载和车辆荷载传至地基的建筑物。

一、桥墩桥墩一般由顶帽、墩身及基础三部分组成（一）桥墩类型桥墩类型很多，大体可分为重力式桥墩和轻型桥墩两大类。

1、重力式桥墩重力式桥墩的主要特点：其墩身是截面较大的实体，一般用混凝土、砌石的等圬工材料建造。

其优点是坚固耐用、施工方便、养护工作量小，可以就地取材，同时对船筏、漂流物的撞击、磨损以及抵抗冰压力的作用较为有利。

其缺点是工程量大，自重大，使地基压力增加，墩身尺寸大，相应增加了基础的工程数量，在水中的桥墩阻水面积也大。

重力式桥段按其墩身截面形式，可分为矩形桥墩、圆端形墩、圆形墩和尖端形墩四种。

（1）矩形桥墩矩形桥墩外形简单、施工方便，圬工数量较省。

但对水流的阻力较大；桥墩附近容易引起较大的河床冲刷。

一般用于无水的旱桥和水流较小的跨谷桥。

墩身截面中间部分为矩形，两端为圆形。

半圆形对水流阻碍较小，使水流顺畅通过桥孔，可减小水流对桥墩四周考核床的冲刷和水流压力。

但施工较矩形复杂，一般用于常年有水河流。

这种类型桥墩在铁路桥梁中应用最多。

（3）圆形桥墩（4）尖端形桥墩，施工较麻烦，使用较少2、轻型桥墩轻型桥墩型式很多，而且都有各自的特点和使用条件，选用时必须根据桥位处的地形、地质、水文和施工条件综合确定。

轻型桥墩主要有桩柱式、双柱式、空心墩、柔性墩等。

（1）空心桥墩重力式（实体）桥墩的缺点是结构粗笨，墩身及基础的圬工量大，墩身材料强度难于充分发挥和利用。

为减轻重量，节省圬工的目的。

空心墩的横截面多为圆形，便于滑模施工，也有圆端形和矩形。

（2）柱状式桥墩和双柱式桥墩柱状式桥墩亦称排架式桥墩，双柱式桥墩亦称刚架式桥墩。

（3）柔性桥墩桥墩即高且细、在桥式布置上采取了一定的结构措施，使柔性墩承受较小的纵向水平力。

1、顶帽常见的顶帽型式有飞檐式和托盘式两种。

顶帽的作用：一是安放桥梁支座，直接支承桥跨结构，承受很大的支承反力，并将桥跨结构传来的集中力均匀地分散给墩身，故要求顶帽有一定的厚度；其二为架梁施工和养护维修提供必要的工作面。

第十一章桥梁墩台的构造与设计填空题：1.桥梁墩台与基础统称为桥梁下部结构。

2.桥梁墩台一般由墩(台)帽(或拱座)、墩台身和基础三部分组成。

3.桥梁墩台，总体上可以分为重力式墩台和轻型墩台两种。

4.梁桥桥墩按其受力特点可分为刚性墩和柔性墩。

5.桥梁墩台基础的种类一般包括有刚性扩大基础、桩基础及沉井基础等。

6.常用的轻型桥台有八字形桥台、U字形桥台、背撑式桥台等几种类型。

7.拱桥的组合式桥台由前台和后座两部分组成。

选择题：1.重力式桥台的主要特点是依靠（B ）来平衡外力而保持其稳定。

A. 台后土压力B. 自身重量C. 台内填土D. 锥坡填土2.现浇混凝土桥台一般根据当地气候及施工条件，每隔（A ）设置一道伸缩缝。

A.5~10mB.2mC.随便设置D.15~20m3.墩台发生不均匀沉降时，桥跨结构内会产生附加内力的是( D )A. 简支梁桥B. 单悬臂梁桥C. 双悬臂梁桥D. 连续梁桥4.下列中不属于轻型桥台的是（C ）A.八字形桥台B.一字形桥台C.重力式桥台D.耳墙式桥台判断题：1.重力式墩台适用于任何地基的大、中跨径桥梁。

（×）2.重力式桥墩墩身的顶宽，对小跨径桥不宜小于80cm；对中跨径桥不宜小于100cm。

（√）3.框架墩的典型的结构形式是钢筋混凝土V形墩和Y形墩。

（√）4.拱桥桥墩的墩帽顶面的边缘应设置水平面拱座。

（×）5.在拱桥墩顶应全部设置支座。

（×）6.轻型桥台对地基的承载力要求比较高。

（×）简答题：1.桥梁墩台一般由哪三部分组成，各自的作用是什么？答：桥梁墩台一般由墩台、墩身和基础三部分组成。

墩台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。

墩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。

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。

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。

重力式桥墩名词解释
重力式桥墩是指以重力为作用原理，采用具有足够自重的墩身抵抗桥面荷载和荷载集中在墩顶的作用，而不采用或仅辅助采用其他荷载传递方式的桥墩。

重力式桥墩具有结构简单、施工方便、适应性强、经济实用等优点，是大跨度桥梁中非常常见的一种桥墩类型。

重力式桥墩的结构特点：
重力式桥墩的结构以墩身为主体，通过其自重来抵抗桥面荷载和荷载集中在墩顶的作用。

常见的重力式桥墩一般是由混凝土或钢材制成的，墩顶部分相对较宽，通常设计成梯形或圆形，以适应不同的桥形和荷载要求。

重力式桥墩的分类：
重力式桥墩可以按墩身纵向构件之间的连接方式分类为开口式和封闭式两种。

开口式重力式桥墩因为墩身纵向构件之间有开口，所以相对而言更加灵活，更适合于不规则桥形的设计。

封闭式重力式桥墩墩身纵向构件之间加强连接，因此墩身整体性能更强，更适合于较大的荷载。

重力式桥墩的应用：
重力式桥墩广泛应用于中小跨度梁式桥、悬索桥、斜拉桥等类型的桥梁工程中，是一种效率高、施工方便的桥梁墩体类型。

在重力式桥墩的应用中，还经常运用到砼喷涂、氟碳涂料、橡
胶混凝土条带等新型材料与技术，来提高桥梁的抗震性能、耐久性等各方面性能。

重力式桥墩的优缺点：
重力式桥墩有以下优点：结构简单、施工方便，墩身结构稳定，容易控制和调整，自重大，能有效抵抗桥面荷载和荷载集中在墩顶处的作用；与其他桥墩类型相比，成本更低、更方便管理。

但是，它也存在不足之处，例如一定程度上限制了桥墩的跨度范围，且受自重影响较大，增加造价；因此，在大跨度桥梁设计中，也需要根据具体情况综合考虑选用其他类型的桥墩。