桥梁墩台设计构造.ppt

第四篇第四篇 桥桥梁墩台梁墩台 一、一、概述概述 二、二、桥桥墩墩 三、三、桥桥台台 四、四、桥桥墩墩计计算算 五、五、桥桥台台计计算算1.一、概述一、概述 桥桥梁梁墩墩台台的的作作用用：承承受受桥桥跨跨结结构构传传来来的的荷荷载载，通通过过基基础础传传给给地地基基；桥桥梁梁墩墩台台必必须须具具有有足足够够的的强强度度和和稳稳定性定性 。桥桥梁墩台的梁墩台的类类型型：重力式重力式桥桥墩、墩、桥桥台台 轻轻型型桥桥墩、墩、桥桥台台 桥桥梁梁墩墩台台的的组组成成：墩墩（台台）帽帽、墩墩（台台）身身和和基基础础三部分三部分组组成。成。本本章章主主要要介介绍绍墩墩（台台）帽帽和和墩墩（台台）身身的相关知的相关知识识，基，基础础部分在此不再部分在此不再赘赘述。述。2.1 1、桥桥梁墩台的一般构造及有关梁墩台的一般构造及有关规规定定 1.1 1.1 桥桥梁墩台帽尺寸的梁墩台帽尺寸的拟拟定定 1.1.1 1.1.1 梁式梁式桥桥的的实实体墩体墩(台台)帽帽 墩墩(台台)帽帽厚厚度度一一般般不不小小于于4040厘厘米米,中中小小桥桥梁梁也也不不应应小小于于3030厘厘米米,并并应应有有5 51010厘厘米米的的檐檐口口,墩墩(台台)帽帽可可用用1515号号、2020号号钢钢筋筋混混凝凝土土或或混混凝凝土土做做成。成。1)1)墩墩(台台)帽平面尺寸帽平面尺寸 (1)(1)顺桥顺桥向墩帽最小向墩帽最小宽宽度度 bf+a/2+a/2+2c bf+a/2+a/2+2c1 1+2c+2c2 2 f=e f=e0 0+e+e1 1+e+e1 1a/2+a/2a/2+a/23.式中式中 f f：相：相邻邻两跨支座两跨支座间间的的中心距中心距 e e0 0 ：伸：伸缩缝宽缩缝宽 a a、a a：支座底板：支座底板顺桥顺桥向向宽宽度度 c c2 2：顺桥顺桥向支座向支座边缘边缘至墩台身至墩台身边缘边缘最小距离最小距离 c c1 1：檐口：檐口宽宽度度 e e1 1、e e1 1 ：梁端梁端至至支座中心支座中心线线的的长长度度 支座支座边缘边缘到到墩（台）身墩（台）身边缘边缘的最小距离的最小距离(厘米厘米)距离距离桥桥型型顺桥顺桥向向横横桥桥向向(圆圆弧形端弧形端头头)横横桥桥向向(矩矩形端形端头头)大大桥桥252525254040中中桥桥202020203030小小桥桥1010151520204.当当采采用用钢钢筋筋混混凝凝土土悬悬臂臂式式墩墩(台台)帽帽时时,最最小小距离距离为为支座至支座至墩墩(台台)帽帽边缘边缘的距离。的距离。桥桥规规对对这这个个最最小小距距离离所所作作的的规规定定，目目的是：的是：为为了了避避免免支支座座过过分分靠靠近近墩墩身身侧侧面面边边缘缘而而导导致的致的应应力集中力集中；为为了了提提高高混混凝凝土土的的局局部部抗抗压压强强度度以以及及考考虑虑施工施工误误差和差和预预留留锚锚栓孔的要求。栓孔的要求。5.(2)(2)横横桥桥向墩帽最小向墩帽最小宽宽度度B BB=B=两两边边主梁中心距主梁中心距+支座底板横向支座底板横向宽宽度度 +2c +2c2 2 横横桥桥向支座向支座边缘边缘至墩台身至墩台身边缘边缘最小距离最小距离 +2c +2c1 1檐口檐口宽宽度度(3)(3)顺桥顺桥向台帽最小向台帽最小宽宽度度b b be be0 0+e+e1 1+a/2+c+a/2+c1 1+c+c2 2(4)(4)横横桥桥向台帽最小向台帽最小宽宽度度B B 由由桥桥面面宽宽度度、接、接线线路基路基宽宽度度等决定。等决定。2 2）实实体墩、台帽体墩、台帽顶顶支座下支座下钢钢筋网的筋网的设设置置 墩、台帽墩、台帽顶顶支座下支座下应设应设置置钢钢筋网筋网6.第四篇第四篇 桥桥梁墩台梁墩台 一、一、概述概述 二、二、桥桥墩墩 三、三、桥桥台台 四、四、桥桥墩墩计计算算 五、五、桥桥台台计计算算7.二、二、桥桥墩墩 2.1 2.1 梁梁桥桥重力式重力式桥桥墩墩 重重力力式式桥桥墩墩由由：墩墩帽帽、墩墩身身、基基础础三三部部分分组组成。成。2.1.1 2.1.1 墩帽墩帽 常采用的材料：常采用的材料：C20C20混凝土、混凝土、88钢钢筋等。筋等。同同一一座座桥桥梁梁，若若相相邻邻两两孔孔支支座座高高度度不不同同，加加设设混凝土混凝土垫垫石石调调整整高程高程。2.1.2 21.2 墩身墩身 常常采采用用1515号号片片石石混混凝凝土土或或浆浆砌砌块块石石及及料料石等。石等。8.桥桥规规规规定定重重力力式式桥桥墩墩墩墩身身顶顶宽宽：小小跨跨径径桥桥不不宜宜小小于于8080厘厘米米；中中等等跨跨径径桥桥不不宜宜小小于于100100厘厘米米；大跨径大跨径桥视桥视上部构造而定。上部构造而定。重力式重力式桥桥墩可墩可设计为设计为实实心墩心墩、空心墩空心墩。墩身四。墩身四周采用周采用3030：1 1或或2020：1 1（纵纵、横向）的、横向）的侧侧坡，小跨坡，小跨径径桥桥可做成可做成竖竖直的。在一些高大的直的。在一些高大的桥桥墩中，墩中，为为减减少圬工体少圬工体积积、节约节约材料或减材料或减轻轻自重、降低基底承自重、降低基底承压应压应力，可力，可设计为设计为空心空心桥桥墩。墩。2.1.3 2.1.3 基基础础 设设置置在在天天然然地地基基上上的的桥桥墩墩基基础础采采用用1515号号或或1515号号以以上上片片石石混混凝凝土土，也也可可采采用用浆浆砌砌块块石石。若若采采用用桩桩基基或沉井，或沉井，应应根据具体情况根据具体情况进进行行设计设计。9.沉井沉井桥桥墩墩10.沉井沉井桥桥墩墩11.沉井沉井桥桥墩墩12.沉井沉井桥桥墩墩13.2.1.4 2.1.4 重力式重力式桥桥墩的特点和适用范墩的特点和适用范围围 靠靠自身的重量自身的重量来平衡外力，保来平衡外力，保证桥证桥墩的墩的强强度和度和稳稳定性。定性。常用圬工材料建造，适用于常用圬工材料建造，适用于地基良好地基良好的大、中型的大、中型桥桥梁。梁。14.2.2 2.2 拱拱桥桥重力式重力式桥桥墩墩 2.2.1 2.2.1 拱座拱座 梁梁桥桥桥桥墩墩的的顶顶面面要要设设置置传传力力的的支支座座，且且支支座座距距顶顶面面保保持持一一定定的的距距离离；而而无无支支架架吊吊装装的的拱拱桥桥桥桥墩墩则则在在其其顶顶面面的的边边缘缘设设置置呈呈倾倾斜斜面面的的拱拱座座，直直接接承承受受由由拱拱圈圈传传来来的的压压力力。故故无无铰铰拱拱的的拱拱座座总总是是设设计计成与拱成与拱轴线轴线成成正交正交的斜面。的斜面。2.2.2 2.2.2 拱座的位置拱座的位置 当当桥桥墩墩两两侧侧孔孔径径相相等等时时，拱拱座座设设置置在在拱拱桥桥起起拱拱线标线标高上，有高上，有时时考考虑桥虑桥面的面的纵纵坡，两坡，两侧侧起拱起拱线线标标高可以略有不同。高可以略有不同。15.2.2.3 2.2.3 墩墩顶顶以上的构造以上的构造 对对于于实实腹腹式式拱拱桥桥，墩墩顶顶以以上上部部分分通通常常做做成成与与侧侧墙墙平平齐齐的形式。的形式。对对于于空空腹腹式式拱拱桥桥，墩墩顶顶以以上上部部分分通通常常采采用用立立柱柱加加盖盖梁式、横梁式、横墙墙式或跨越式。式或跨越式。16.重力式重力式桥桥墩墩17.重力式重力式桥桥墩墩18.钢钢筋混凝土重力式筋混凝土重力式桥桥墩墩19.钢钢筋混凝土重力式筋混凝土重力式桥桥墩墩20.钢钢筋混凝土重力式筋混凝土重力式桥桥墩墩21.2.3 2.3 梁梁桥轻桥轻型型桥桥墩墩 梁梁桥轻桥轻型型桥桥墩的常墩的常见类见类型型 钢钢筋筋混混凝凝土土薄薄壁壁桥桥墩墩、柱柱式式桥桥墩墩、柔柔性性排排架架桩桩墩墩等等。其其中中柱柱式式桥桥墩墩由由分分离离的的两两根根或或多多根根立立柱柱（或或桩桩柱柱）所所组组成成，是是公公路路桥桥梁梁中中采采用用较较多的多的桥桥墩型式之一。墩型式之一。轻轻型型桥桥墩的特点墩的特点 靠靠材材料料的的强强度度来来平平衡衡外外力力，刚刚度度较较小小，一一般般用用钢钢筋筋砼砼建建造造，适适用用于于地地基基较较差差的的桥桥位位。梁梁桥桥轻轻型型桥桥墩墩主主要要是是为为了了减减轻轻地地基基负负担担，减减轻轻墩墩身重量，身重量，节约节约圬工材料。圬工材料。22.梁梁桥轻桥轻型型桥桥墩墩柱式柱式桥桥墩墩：墩身由分离的两根或多根立柱：墩身由分离的两根或多根立柱（桩桩柱）柱）组组成。成。23.2.4 2.4 拱拱桥轻桥轻型型桥桥墩墩 拱拱桥桥轻轻型型桥桥墩墩，一一般般是是为为配配合合钻钻孔孔灌灌注注桩桩基基础础的的桩桩柱式柱式桥桥墩。墩。拱拱桥桥桩桩柱柱式式桥桥墩墩一一般般采采用用单单排排桩桩，跨跨径径在在40405050米米以以上上的的高高墩墩，可可采采用用双双排排桩桩，在在桩桩顶顶设设置置承承台台，与与墩墩柱柱联联成成整整体体。如如果果柱柱与与桩桩直直接接连连接接，则应则应在在结结合合处设处设置置横系梁横系梁。拱拱桥桥是是有推力有推力的的结结构，常用构，常用桥桥墩型式有：墩型式有：普普通通墩墩：除除承承受受竖竖向向荷荷载载外外，一一般般不不承承受受恒恒载载水水平平推推力力，如如果果相相邻邻跨跨径径不不同同时时，可可承承受受少少量不平衡的水平推力。量不平衡的水平推力。制制动动墩墩：能承受：能承受单单向的恒向的恒载载水平推力。水平推力。24.拱拱桥轻桥轻型型桥桥墩墩带带斜杆的斜杆的单单向推力墩向推力墩和和悬悬臂式臂式单单向推力墩向推力墩。25.钢钢筋混凝土筋混凝土轻轻型型桥桥墩墩26.钢钢筋混凝土筋混凝土轻轻型型桥桥墩墩27.第四篇第四篇 桥桥梁墩台梁墩台 一、一、概述概述 二、二、桥桥墩墩 三、三、桥桥台台 四、四、桥桥墩墩计计算算 五、五、桥桥台台计计算算28.三三 桥桥台台 桥桥台主要有台主要有重力式重力式桥桥台台、轻轻型型桥桥台台两两类类。3.1 3.1 重力式重力式桥桥台台 重重力力式式桥桥台台：靠靠自自重重来来平平衡衡台台后后填填土土的的土土压压力，台身多由圬工材料建造。力，台身多由圬工材料建造。分分类类：U U型台、八字台等。型台、八字台等。组组成：成：台帽台帽、台身台身、基基础础。常常用用的的重重力力式式桥桥台台为为U U型型桥桥台台：台台身身为为前前墙墙和两个和两个侧墙侧墙构成的构成的 U U 字型字型结结构。构。由由于于拱拱桥桥桥桥台台尚尚须须承承受受水水平平推推力力，在在结结构构尺寸上比梁尺寸上比梁桥桥桥桥台台大大。29.结结构构尺尺寸寸：前前墙墙与与侧侧墙墙按按一一定定比比例例放放坡坡，台台身身与与路路基基同同宽宽，各各部部尺尺寸寸均均须须满满足足构构造造及及受受力力要要求求，具具体体可可参参见见桥桥规规及及墩墩台台与与基基础础之之规规定定。若若桥桥台台较较宽宽，须须按按挡挡土土墙墙计计算算其其受受力。力。台台后后填填土土：须须分分层层夯夯实实，透透水水性性好好，压压缩缩性小的砂性土，并做好性小的砂性土，并做好台后排水台后排水措施。措施。30.重重力力式式桥桥台台31.3.2 3.2 轻轻型型桥桥台台 轻轻型型桥桥台台：利利用用钢钢筋筋砼砼结结构构的的抗抗弯弯能能力力、整整体体刚刚度度和和材材料料强强度度承承受受外外力力，力力求求减减少少圬圬工工体体积积而而使使桥桥台台轻轻型型化化，节节省省材材料料，降降低低对对地地基基强强度度的要求，适用于地的要求，适用于地质质不好或不好或软软土地基。土地基。3.2.1 3.2.1 梁梁桥轻桥轻型型桥桥台台 分分类类：肋板式肋板式桥桥台、台、桩桩柱式柱式桥桥台、台、埋置式埋置式桥桥台、台、钢钢筋混凝土筋混凝土薄壁薄壁桥桥台、台、加筋土加筋土桥桥台。台。组组成：由成：由台帽台帽、台身台身、基基础础三基本部分三基本部分组组成，其余部分由成，其余部分由桥桥台台类类型决定。型决定。32.3.2.2 3.2.2 拱拱桥轻桥轻型型桥桥台台 拱拱桥轻桥轻型型桥桥台利用台利用台后填土台后填土的抗力来平衡拱的抗力来平衡拱推力，适用于推力，适用于小跨径小跨径拱拱桥桥。分分类类：组组合式合式桥桥台台、空腹式空腹式桥桥台台、齿槛齿槛式式桥桥台。台。拱拱桥轻桥轻型型桥桥台的台的组组成成 组组合式合式桥桥台台：由台身和后座：由台身和后座组组成。成。空腹式空腹式桥桥台台：由前：由前墙墙、后、后墙墙、基、基础础板及撑板及撑墙墙组组成。成。齿槛齿槛式式桥桥台：台：由前由前墙墙、侧墙侧墙、底板及撑、底板及撑墙组墙组成。成。33.组组合合式式桥桥台台：台台身身基基础础承承受受竖竖向向力力，一一般般采采用用桩桩基基或或沉沉井井基基础础；拱拱的的水水平平推推力力由由后后座座基基底底的的摩摩阻阻力力及及台台后后的的土土侧侧压压力力平平衡衡。后后座座基基底底标标高高低低于于拱拱脚脚下下缘缘标标高高。台台身身与与后后座座间间应应密密切切贴贴合合，并并设设置置沉沉降降缝缝，以适，以适应应两者的不均匀沉降。两者的不均匀沉降。34.空空腹腹式式桥桥台台：前前墙墙承承受受拱拱圈圈传传来来的的荷荷载载，后后墙墙支支承承台台后后的的土土压压力力，在在前前、后后墙墙之之间间设设置置撑撑墙墙，作作为为传传力力构构件件。对对后后墙墙起起到到扶扶壁壁、对对基基础础起起到到加加劲劲作作用用。空空腹腹可可以以是是敞敞口口的的，也也可可以以是是封封闭闭的的。一一般般在在软软土土地地基基、河河床床无无冲刷或冲刷冲刷或冲刷轻轻微、水位微、水位变变化小的河道上采用。化小的河道上采用。35.36.齿齿槛槛式式桥桥台台：基基底底面面积积较较大大，可可支支承承一一定定的的垂垂直直压压力力；底底板板下下的的齿齿槛槛可可以以增增加加摩摩擦擦和和抗抗滑滑的的稳稳定定性性；台台背背做做成成斜斜挡挡板板，利利用用背背面面的的原原状状土土和和前前墙墙背背面面的的新新填填土土，共共同同平平衡衡拱拱的的水水平平推推力力；前前墙墙与与后后墙墙之之间间的的撑撑墙墙可可以以提提高高结结构构的的刚刚度。度。37.第四篇第四篇 桥桥梁墩台梁墩台 一、一、概述概述 二、二、桥桥墩墩 三、三、桥桥台台 四、四、桥桥墩墩计计算算 五、五、桥桥台台计计算算38.四四 桥桥墩墩计计算算 4.1 4.1 荷荷载载及其及其组组合合 4.1.1 4.1.1 恒恒载载 1 1、上部构造的、上部构造的恒重恒重对对墩帽或拱座墩帽或拱座产产生的生的支承反力支承反力 2 2、桥桥墩自重墩自重 3 3、预应预应力力 4 4、基、基础变础变位影响力位影响力 5 5、水的浮力、水的浮力39.4.1.2 4.1.2 活活载载1 1、基本可、基本可变变荷荷载载汽汽车车荷荷载载（钢钢筋筋混混凝凝土土墩墩台台计计入入冲冲击击力力，重重力式墩台不力式墩台不计计冲冲击击力）力）挂挂车车荷荷载载人群荷人群荷载载2 2、其他可、其他可变变荷荷载载作用于上部构造和墩身上的作用于上部构造和墩身上的纵纵、横向、横向风风力力汽汽车车荷荷载载引起的引起的制制动动力力墩身上的流冰墩身上的流冰压压力力40.墩身上的冰墩身上的冰压压力力 上部构造因上部构造因温度温度变变化化对桥对桥墩墩产产生的水平力生的水平力 支座支座摩阻力摩阻力 3 3、偶然荷偶然荷载载 地震力地震力 作用于墩身上的船只或漂浮物的撞作用于墩身上的船只或漂浮物的撞击击力力 4.1.3 4.1.3 荷荷载组载组合合 1 1、梁、梁桥桥重力式重力式桥桥墩墩 组组合合1 1：按：按桥桥墩各截面上可能墩各截面上可能产产生生最大最大竖竖向向力力的情况的情况进进行行组组合。合。用来用来验验算算墩身墩身强强度度和和基底最大基底最大应应力。力。41.桥规桥规中的中的组组合合或或组组合合 。组组合合2 2：按按桥桥墩墩各各截截面面在在顺顺桥桥方方向向上上可可能能产产生生最大偏心最大偏心和和最大弯矩最大弯矩的情况的情况进进行行组组合。合。用用来来验验算算墩墩身身强强度度、基基底底应应力力、偏偏心心及及桥桥墩的墩的稳稳定性定性。桥规桥规中的中的组组合合。组组合合3 3：按按桥桥墩墩各各截截面面在在横横桥桥方方向向上上可可能能产产生生最大偏心最大偏心和和最大弯矩最大弯矩的情况的情况进进行行组组合。合。用用来来验验算算横横桥桥方方向向的的墩墩身身强强度度、基基底底应应力力、偏心及偏心及桥桥墩的墩的稳稳定性定性。桥规桥规中的中的组组合合、组组合合 。42.2 2、拱、拱桥桥重力式重力式桥桥墩墩 顺桥顺桥方向的荷方向的荷载载及其及其组组合合 对对于于普普通通桥桥墩墩为为相相邻邻两两孔孔的的永永久久荷荷载载，在在一一孔孔或或跨跨径径较较大大的的一一孔孔满满布布基基本本可可变变荷荷载载的的一一种种或或几几种种，其其他他可可变变荷荷载载中中的的汽汽车车制制动动力力、纵纵向向风风力力、温温度度影影响响力力等等，并并由由此此对对桥桥墩墩产产生不平衡水平推力、生不平衡水平推力、竖竖向力和弯矩。向力和弯矩。对对于于单单向向推推力力墩墩，只只考考虑虑相相邻邻两两孔孔中中跨跨径径较较大一孔的永久荷大一孔的永久荷载载作用力。作用力。43.横横桥桥方向的荷方向的荷载载及其及其组组合合 在在横横桥桥向向作作用用于于桥桥墩墩上上的的外外力力有有风风力力、流流水水压压力力、冰冰压压力力、船船只只或或漂漂浮浮物物撞撞击击力力或或地地震震力力等等。对对于于公公路路桥桥梁梁横横桥桥方方向向的的受受力力验验算算一一般般不控制不控制设计设计。4.2 4.2 重力式重力式桥桥墩墩计计算算 圬工圬工桥桥墩墩墩身墩身强强度度验验算算 对对于于较较矮矮的的桥桥墩墩一一般般验验算算墩墩身身的的底底截截面面和和墩墩身身的的突突变变处处截截面面；对对于于较较高高的的桥桥墩墩，由由于于危危险险截截面面不不一一定定在在墩墩身身底底部部，应应沿沿竖竖向向每每隔隔2 23 3米米验验算一个截面。算一个截面。44.4.2.1 4.2.1 计计算步算步骤骤:内力内力计计算算 将作用于每个截面上的外力按将作用于每个截面上的外力按顺桥顺桥方向方向和和横横桥桥方向方向分分别进别进行荷行荷载组载组合，以求得相合，以求得相应应的的纵纵向力向力、水平力水平力和和弯矩弯矩。抗抗压压强强度的度的验验算算 对对于于轴轴心受心受压压和和偏心受偏心受压压的的桥桥墩，可按墩，可按桥桥规规有关公式有关公式进进行行验验算，如果不算，如果不满满足要求，足要求，应应修修改墩身截面尺寸，重新改墩身截面尺寸，重新验验算。算。45.偏心距的偏心距的验验算算 桥桥墩承受墩承受偏心受偏心受压压荷荷载载时时，偏心距不得超，偏心距不得超过规过规定的定的容容许值许值。抗剪抗剪强强度度验验算算 当拱当拱桥桥相相邻邻两孔的推力不相等两孔的推力不相等时时，验验算拱算拱座底截面的抗剪座底截面的抗剪强强度。度。4.2.2 4.2.2 墩墩顶顶水平位移水平位移验验算算 高度超高度超过过2020米的重力式米的重力式桥桥墩墩应验应验算算墩墩顶顶水平方向的水平方向的弹弹性位移。性位移。46.桥规桥规规规定墩定墩顶顶端水平位移的容端水平位移的容许许限限值为值为：l l：相：相邻邻墩台墩台间间最小跨径最小跨径长长度，以米度，以米计计。跨径小于跨径小于2525米按米按2525米米计计。4.2.3 4.2.3 基基础础底面土的承底面土的承载载力和偏心距的力和偏心距的验验算算1 1、基、基础础底面土的承底面土的承载载力力验验算算顺桥顺桥向：向：横横桥桥向：向：47.式中式中 maxmax：应应力重分布后力重分布后基底最大基底最大压应压应力力 N N：作用于基：作用于基础础底面底面合力合力的的竖竖向分力向分力 a a、b b：横：横桥桥方向和方向和顺桥顺桥方向基方向基础础底面底面积积 的的边长边长 ：地基土壤的容：地基土壤的容许许承承载载力力 c cx x：顺桥顺桥方向方向验验算算时时，基底受，基底受压压面面积积在在顺顺 桥桥方向的方向的长长度度 c cy y：横横桥桥方向方向验验算算时时，基底受，基底受压压面面积积在横在横 桥桥方向的方向的长长度度 e ex x、e ey y ：合力合力在在X X轴轴和和Y Y轴轴方向的方向的偏心距偏心距48.2 2、基底偏心距、基底偏心距验验算算 在基在基础础的的纵纵向和横向，向和横向，计计算荷算荷载载偏心距偏心距应应满满足足规规定。定。式中式中 ：墩台基：墩台基础础底面的底面的核心半径核心半径 W W：墩台基：墩台基础础底面的底面的截面模量截面模量 A A：墩台基：墩台基础础底面的底面的面面积积 N N：作用于基底合力的：作用于基底合力的竖竖向分力向分力 M M：作用于墩台的水平力和：作用于墩台的水平力和竖竖向力向力 对对基底形心基底形心轴轴的的弯矩弯矩49.4.2.4 4.2.4 桥桥墩的整体墩的整体稳稳定性定性验验算算 1 1、倾倾覆覆稳稳定性定性验验算算式中式中 M M稳稳：稳稳定力矩定力矩 M M倾倾：倾倾覆力矩覆力矩 P Pi i：作用于基底：作用于基底竖竖向力的向力的总总和和 (p (pi ie ei i)：作用于：作用于桥桥墩上各墩上各竖竖向力与它向力与它 们们到基底形心到基底形心轴轴距离的乘距离的乘积积 (T (Ti ih hi i)：作用于：作用于桥桥墩上各水平力与它墩上各水平力与它 们们到基底距离的乘到基底距离的乘积积 x x：基底截面重心：基底截面重心0 0至偏心方向截面至偏心方向截面 边缘边缘的距离的距离 e e0 0：所有外力的合力的：所有外力的合力的竖竖向分力向分力对对 基底重心的偏心距基底重心的偏心距50.2 2、滑、滑动稳动稳定性定性验验算算式中式中 Pi Pi：作用于基底各：作用于基底各竖竖向力向力的的总总和和 Ti Ti：作用于：作用于桥桥墩上各墩上各水平力水平力的的总总和和 f f：基：基础础底面与地基土之底面与地基土之间间的的摩擦系数摩擦系数 求得的求得的倾倾覆与滑覆与滑动稳动稳定系数定系数K K0 0、K Kc c均不得均不得小于小于规规定的最小定的最小值值。51.4.3 4.3 桩桩柱式柱式桥桥墩墩计计算算 桩桩柱式柱式桥桥墩的墩的计计算包括算包括盖梁盖梁和和桩桩身身。4.3.1 4.3.1 盖梁盖梁计计算算 桩桩柱柱式式桥桥墩墩的的盖盖梁梁，对对双双柱柱式式桥桥墩墩，当当盖盖梁梁的的刚刚度度与与桩桩柱柱的的刚刚度度比比大大于于5 5时时，一一般般忽忽略略桩桩柱柱对对盖盖梁梁的的弹弹性性约约束束，近近似似地地按按双双悬悬臂臂梁梁计计算算；对对于于多多柱柱式式或或多多桩桩式式桥桥墩墩，近近似似地地按按多多跨跨连连续续梁梁计计算算；当当桥桥墩墩承承受受较较大大横横向向力力时时，则则盖盖梁梁应应作作为为横向横向刚刚架架的一部分的一部分进进行行验验算。算。52.盖梁盖梁计计算内容：算内容：1 1、恒恒载载及其内力及其内力计计算算2 2、活活载载及其内力及其内力计计算算3 3、施工吊装荷施工吊装荷载载及其内力及其内力计计算算4 4、荷荷载组载组合合及其内力包及其内力包络图络图5 5、配筋配筋计计算算53.4.3.2 4.3.2 桩桩身身计计算算 桩桩墩墩一一般般分分为为刚刚性性桩桩墩墩和和柔柔性性桩桩墩墩两两种种。刚刚性性桩桩墩墩的的计计算算方方法法与与重重力力式式桥桥墩墩相相似似；柔柔性性桩桩墩墩需需要要从从整整个个桥桥梁梁体体系系的的分分析析来来确确定定各各桥桥墩墩的受力。的受力。柔性柔性桩桩墩（多跨墩（多跨铰铰接接刚刚架）的架）的计计算：算：1 1、基本假定、基本假定 1 1）柔柔性性桩桩墩墩作作为为下下端端固固结结、上上端端铰铰结结的的超超静定梁；静定梁；54.2 2）作用于墩）作用于墩顶顶的的竖竖向力、不平衡弯矩以及向力、不平衡弯矩以及由温度力、制由温度力、制动动力等力等水平力水平力所引起的墩所引起的墩顶顶位移，位移，先分先分别进别进行力学分析，然后行力学分析，然后进进行内力跌加，不行内力跌加，不计计这这些力的相互作用影响。些力的相互作用影响。3 3）计计算算制制动动力力时时，各墩台受力按墩，各墩台受力按墩顶顶抗推抗推刚刚度分配度分配，在，在计计算算土土压压力力时时，如，如设设有有实实体体刚刚性墩台，性墩台，则则由岸墩承受土由岸墩承受土压压力，并假定此力，并假定此时时各个各个桩顶桩顶所受所受到的水平力将到的水平力将经经各支座直接各支座直接传递传递到到对对岸，岸，为对为对岸岸土抗力平衡，其余个柔性墩均不考土抗力平衡，其余个柔性墩均不考虑虑受力。受力。55.4 4）计计算算温温度度变变形形时时，桩桩墩墩对对梁梁产产生生的的弹弹性性拉拉伸伸或或压压缩缩影影响响忽忽略略不不计计，而而只只计计桩桩墩墩顶顶部部水水平力平力对桩对桩墩所引起墩所引起弯矩弯矩的影响。的影响。2 2、计计算步算步骤骤 1 1）抗推抗推刚刚度度的的计计算算 K Ki=1/=1/i 当墩柱下端当墩柱下端固定固定在基在基础础或承台或承台顶顶面面时时 i=l=li3 3/3E/3EI I 当当考考虑虑桩桩侧侧土土的的弹弹性性抗抗力力时时，i按按桩桩基基础础公式公式计计算。算。56.式中式中i i：单单位水平力作用在第位水平力作用在第i i柔性墩柔性墩顶产顶产生生 的水平位移（的水平位移（m/KNm/KN）l li i：第：第i i柔性墩柱下端固着柔性墩柱下端固着处处到墩到墩顶顶的高度的高度 （mm）I I：墩身横截面：墩身横截面对对形心形心轴轴的的惯惯性矩（性矩（mm4）2 2）墩）墩顶顶制制动动力力的的计计算算 H HiTiT=K Ki iT T/K Ki i H HiTiT：作用在第：作用在第i i墩台的制墩台的制动动力（力（KNKN）T T：全：全桥桥或第一或第一联联承受的制承受的制动动力（力（KNKN）墩墩顶顶水平位移水平位移iTiT为为：iT=H HiT/K/Ki57.3 3）梁的）梁的温度温度变变形引起的形引起的水平力水平力计计算算各墩各墩顶顶由温度引起的水平位移由温度引起的水平位移为为：it it=tx=txi i各排架各排架桩顶桩顶所受的温度力：所受的温度力：H Hit it=K=Ki i it it墩墩顶发顶发生的水平位移生的水平位移为为：i i=iTiT+it it相相应应的水平力的水平力为为：H Hi i=K=Ki i i i=H=HiTiT+H+Hit it4 4）由由于于墩墩顶顶产产生生的的水水平平位位移移i、竖竖向向力力N引引起起墩墩内内弯矩弯矩而而产产生的生的水平反力水平反力 H HNN=-5 N=-5 Ni i/4 l/4 li i5）由于墩）由于墩顶顶偏心弯矩偏心弯矩MM0 0而而产产生的生的水平反力水平反力 H HM0M0=-1.5 M=-1.5 M0 0/l/li i58.作用在一个墩作用在一个墩顶顶的各的各项项水平力水平力计计算完成后，算完成后，便可根据便可根据最不利最不利荷荷载载情况情况进进行行组组合，柱墩按合，柱墩按柱柱顶顶处处的水平力、的水平力、竖竖向力及弯矩向力及弯矩验验算各算各截面截面强强度度和和稳稳定性定性。排架排架应应考考虑桩侧虑桩侧土的土的弹弹性抗力，按性抗力，按弹弹性地性地基梁基梁法法进进行内力行内力计计算和截面算和截面强强度、度、稳稳定性、定性、桩桩的的入土深度等入土深度等项项目的目的验验算。另外，柔性排架墩在算。另外，柔性排架墩在横横桥桥向向是一个是一个多跨多跨刚刚架架，横，横桥桥向水平荷向水平荷载载不大，一不大，一般不控制般不控制设计设计，可不作可不作验验算算。59.第四篇第四篇 桥桥梁墩台梁墩台 一、一、概述概述 二、二、桥桥墩墩 三、三、桥桥台台 四、四、桥桥墩墩计计算算 五、五、桥桥台台计计算算60.五五 桥桥台台计计算算 5.1 5.1 重力式重力式桥桥台的台的计计算算 5.1.1 51.1 重力式重力式桥桥台的台的计计算特点算特点 计计算算重重力力式式桥桥台台所所考考虑虑的的荷荷载载与与重重力力式式桥桥墩墩计计算算基基本本一一样样，不不同同的的是是：对对于于桥桥台台需需计计入入车车辆辆荷荷载载引引起起的的土土侧侧压压力力，而而不不计计纵纵、横横向向风风力力、流流水水压压力力、冰冰压压力力、船船只只或或漂漂浮浮物物的的撞撞击击力力。另另外外，桥桥台台的的强强度度、偏偏心心距距和和稳稳定定性性的的验验算也与算也与桥桥墩基本相同，但只作墩基本相同，但只作顺桥顺桥方向的方向的验验算算。61.5.1.2 5.1.2 重力式重力式桥桥台台计计算的荷算的荷载组载组合合 1 1、梁、梁桥桥重力式重力式桥桥台的荷台的荷载组载组合合 车辆车辆荷荷载载的布置：的布置：1 1）车辆车辆荷荷载仅载仅布置在台后填土的布置在台后填土的破坏棱体破坏棱体上上 2 2）车辆车辆荷荷载仅载仅布置在布置在桥桥跨跨结结构构上上 3 3）车车辆辆荷荷载载同同时时布布置置在在桥桥跨跨结结构构和和破破坏坏棱棱体体上。上。台台后后的的土土侧侧压压力力，一一般般按按主主动动土土压压力力计计算算，大大小与土的小与土的压实压实程度有关。程度有关。62.2 2、拱、拱桥桥重力式重力式桥桥台的荷台的荷载组载组合合 车辆车辆荷荷载载的布置：的布置：1）桥桥上上满满布布车车辆辆荷荷载载，使使拱拱脚脚水水平平推推力力达到最大达到最大值值；2）在台后）在台后破坏棱体破坏棱体上布置上布置车辆车辆荷荷载载。台台后后的的土土侧侧压压力力，一一般般按按主主动动土土压压力力计计算算，大小与土的大小与土的压实压实程度有关。程度有关。63.5.2 5.2 桩长计桩长计算算 5.2.1 5.2.1 计计算步算步骤骤 1 1、利利用用上上部部计计算算结结果果，计计算算单单桩桩桩桩顶顶外外力力P P；2 2、假定假定桩长桩长L L，计计算算单桩单桩容容许许承承载载力力PP；3 3、比比较较单单桩桩桩桩顶顶外外力力P与与单单桩桩容容许许承承载载力力P的大小：的大小：若若满满足足P P P P，且且相相差差不不大大时时，可可确确定定设计桩长为设计桩长为假定假定桩长桩长L；若若不不满满足足P P P P，则则加加长长桩桩长长或或加加大大桩桩径，重新径，重新进进行行试试算，确定算，确定设计桩长设计桩长L；64.若若满满足足P P P P，但但相相差差较较大大时时，可可减减短短桩桩长长或或减小减小桩桩径，重新径，重新进进行行试试算，确定算，确定设计桩长设计桩长L；5.2.1 5.2.1 计计算公式算公式 P=1/2 P=1/2（ULULP P+A+AR R）式中式中 PP：单桩轴单桩轴向受向受压压容容许许承承载载力力（KNKN）当按当按钻钻孔孔桩桩桩桩周土的极限摩阻力周土的极限摩阻力i i值值 计计算算时时，在局部冲刷，在局部冲刷线线以下以下时时，桩桩身身 重力的重力的1/21/2作作为为外力考外力考虑虑。U U：桩桩的周的周长长（mm）按）按成孔直径成孔直径计计算算 L L：桩桩在在局部冲刷局部冲刷线线以下的以下的有效有效长长度度（mm）65.P：桩桩壁壁土的土的平均极限摩阻力平均极限摩阻力(KpKpa)A A：桩桩底底横截面面横截面面积积(mm 2)，采用，采用设计设计直径直径R：桩桩尖尖处处土的土的极限承极限承载载力力（KpKpa）p p=i i L L i i/L/L n n：土：土层层的的层层数数 L Li i：承台底面或冲刷：承台底面或冲刷线线以下各土以下各土层层厚度（厚度（m m）i i：与：与L Li i对应对应的各土的各土层层与与桩桩壁的极限摩阻力壁的极限摩阻力(KpaKpa)i=1i=1n n66.R R=2m=2m0 00 0+k+k2 22 2（h-3h-3）0 0：桩桩尖尖处处土的土的容容许许承承载载力力（KpaKpa）h h：桩桩尖的尖的埋置深度埋置深度（mm）h h的的计计算算值值不大于不大于4040米，当大于米，当大于4040米米时时，按按4040米米计计算。算。k k2 2：地面土容：地面土容许许承承载载力（力（KpaKpa）2 2：桩桩尖尖以上土的以上土的容重容重（KN/mKN/m3 3）：修正系数：修正系数mm0 0：清底系数：清底系数67.本章主要学本章主要学习习内容内容：1 1、桥桥梁墩台的作用、梁墩台的作用、类类型和型和组组成成2 2、墩台的一般构造及有关墩台的一般构造及有关规规定定3 3、梁梁桥重力式重力式桥墩墩组组成、特点成、特点4 4、拱拱桥桥重力式重力式桥桥墩墩组组成、特点成、特点5 5、梁梁桥轻桥轻型型桥桥墩墩类型、型、特点特点6 6、拱拱桥轻型型桥墩墩类型、型、特点特点7 7、桥台的分台的分类8 8、拱拱桥轻桥轻型型桥桥台台组组成、特点成、特点68.9 9、桥桥墩墩计计算内容、盖梁算内容、盖梁计计算内容算内容1010、桥桥墩墩计计算荷算荷载组载组合合11 11、梁、梁桥桥重力式重力式桥桥墩墩计计算（荷算（荷载载及其及其组组合）合）1212拱、拱桥桥重力式重力式桥桥墩墩计计算（荷算（荷载载及其及其组组合）合）1313、桩桩身身计计算算1414、重力式、重力式桥桥台的台的计计算算1515、梁、梁桥桥重力式重力式桥桥台的荷台的荷载组载组合合1616、拱、拱桥桥重力式重力式桥桥台的荷台的荷载组载组合合1717、桩长计桩长计算算69.第一第一节节上承式拱上承式拱桥桥的的设计设计与构造与构造8 8、桁式、桁式组组合拱的构造：合拱的构造：（1 1）特点；）特点；（2 2）组组成；成；9 9、刚刚架拱架拱桥桥的构造：的构造：（1 1）特点；）特点；（2 2）组组成；成；1010、拱、拱铰铰的的类类型及构造：（型及构造：（1 1）弧形）弧形铰铰；（；（2 2）平）平铰铰；（3 3）不完全）不完全铰铰；（；（4 4）铅垫铰铅垫铰；1111、实实腹式拱上建筑构造腹式拱上建筑构造1212、空腹式拱上建筑构造：（、空腹式拱上建筑构造：（1 1）拱式腹孔；（）拱式腹孔；（2 2）梁式腹孔；）梁式腹孔；（3 3）腹孔的布置；）腹孔的布置；1313、伸、伸缩缝缩缝和和变变形形缝缝：（1 1）联联合作用；（合作用；（2 2）构造；）构造；1414、拱、拱桥桥桥桥墩墩类类型和构造：（型和构造：（1 1）重力式墩；（）重力式墩；（2 2）轻轻型型桥桥墩；墩；1515、拱、拱桥桥桥桥台台类类型和构造：（型和构造：（1 1）重力式）重力式U U型型桥桥台；台；（2 2）轻轻型型桥桥台；（台；（3 3）组组合合桥桥台；台；1616、弯坡斜拱、弯坡斜拱桥桥的构造特点：的构造特点：（1 1）弯拱）弯拱桥桥；（；（2 2）坡拱）坡拱桥桥；（3 3）斜拱）斜拱桥桥；70.