橋梁工程之墩臺(tái)和基礎(chǔ)的分類與構(gòu)造

橋梁工程之墩臺(tái)和基礎(chǔ)的分類與構(gòu)造第一節(jié)橋梁墩臺(tái)和基礎(chǔ)的作用橋梁的下部結(jié)構(gòu)——橋墩、橋臺(tái)和基礎(chǔ)。它們的基本作用——支承橋跨結(jié)構(gòu)。橋墩——支承著相鄰的兩孔橋跨,居于全橋的中間部位。橋臺(tái)——居于全橋的兩端,它的前端支承著橋跨,后端與路基銜接,支擋臺(tái)后路基填土并把橋跨與路基連接起來(lái)。橋墩、橋臺(tái)的結(jié)構(gòu)受力分析采用下端固定的豎向懸臂桿件圖式承受荷載主要：橋跨恒載,列車的重量、離心力、制動(dòng)力以及作用于橋跨上和列車上的風(fēng)力等。墩、臺(tái)自重N2

及直接作用于橋墩側(cè)面的風(fēng)力、流水壓力、排筏或船舶撞擊力,作用于橋臺(tái)的土壓力等水平荷載P2

。所以就墩、臺(tái)的整體來(lái)說(shuō),它屬于偏心受壓結(jié)構(gòu)。橋墩、臺(tái)組成—1.墩臺(tái)頂帽橋墩、臺(tái)一般由頂帽、墩臺(tái)身和基礎(chǔ)三部分組成。橋墩、臺(tái)組成—1.墩臺(tái)頂帽墩臺(tái)頂帽有兩個(gè)主要作用。1).把橋梁支座傳來(lái)的相當(dāng)大的較為集中的力,較分散而均勻地傳給墩臺(tái)身。因此要求頂帽具有一定的厚度;較高的強(qiáng)度建筑材料;支承墊石應(yīng)強(qiáng)度更高的;（劈裂、錨(螺)栓松動(dòng);再加上雨水、冰雪等自然力)橋墩、臺(tái)組成—1.墩臺(tái)頂帽2).為施工架梁和養(yǎng)護(hù)維修提供必要的工作面.

平面尺寸一般較墩身為大;頂帽飛檐、頂帽托盤(pán)、頂帽托梁等結(jié)構(gòu)。橋墩、臺(tái)組成—2.墩臺(tái)身墩臺(tái)身:支承橋跨的主體結(jié)構(gòu),且自身直接承受多種外力;所以應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。簡(jiǎn)單的流線形截面:使流水順暢,減少阻水作用矩形截面,便于施工:無(wú)水谷架橋或其他旱橋橋梁破冰棱和橋墩防船撞設(shè)施

對(duì)于受冰壓力影響的橋墩,還應(yīng)考慮設(shè)置破冰棱橋墩防船撞設(shè)施破冰棱橋墩、臺(tái)組成—3.錐體護(hù)坡為了加強(qiáng)橋臺(tái)與路基的連接,橋臺(tái)兩側(cè)一般設(shè)有錐體填土。臺(tái)尾上部還應(yīng)嵌入路基內(nèi)一定長(zhǎng)度d′;臺(tái)身高度和長(zhǎng)度d取決于橋頭路基和錐體填土的高度。橋墩、臺(tái)組成—3.錐體護(hù)坡和基礎(chǔ)因錐體填土易受流水沖刷：坡面應(yīng)鋪砌防護(hù);避免錐體填土侵占橋下的過(guò)水面積,通常不使錐體坡腳伸出橋臺(tái)前沿?；A(chǔ)的作用:將墩臺(tái)承受的荷載及墩臺(tái)的自重安全可靠地傳到地基上。第二節(jié)橋梁墩墩臺(tái)的類型與構(gòu)構(gòu)造橋梁墩臺(tái)的類型型很多,大體可分為1.重力式墩臺(tái)2.輕型墩臺(tái)一、重力式墩臺(tái)臺(tái)(一)重力式墩臺(tái)的的特點(diǎn)截面尺寸較大大：混凝土、、砌石等圬工工材料。優(yōu)點(diǎn)：堅(jiān)固耐用，施施工方便，養(yǎng)養(yǎng)護(hù)工作量小小對(duì)抵抗船筏，，漂流物的撞撞擊，磨損以以及抵抗冰壓壓力的作用等等較為有利。。缺點(diǎn)：工程量大，自自重大，使地地基壓力增加加。墩身尺寸大，，相應(yīng)增加了了基礎(chǔ)的工程程數(shù)量，在水水中的橋墩阻阻水面積也大大。(二)、重力式橋墩墩種類重力式橋墩按按其墩身截面面形式可分為為:矩形墩、圓形墩、圓端形墩和尖端形墩四種。重力式橋墩—1).矩形橋墩1).矩形橋墩矩形橋墩對(duì)水流阻礙較大大,易引起較大的的墩周河床的局局部沖刷。但外形簡(jiǎn)單單,施工方便,圬工數(shù)量較省省。一般用于無(wú)水水的旱橋、棧棧橋和水流較較小的跨谷橋橋。高橋墩高出設(shè)設(shè)計(jì)頻率水位位的部分,因無(wú)水流的作作用,也采用矩形截截面。重力式橋墩—2).圓端形橋墩?qǐng)A端形橋墩對(duì)對(duì)水流阻礙較小小,可減少對(duì)橋墩墩周圍河床的的局部沖刷,但施工稍為復(fù)雜雜。一般用于水流斜交角小于15°的水中墩,有水橋梁多用用此種類型。。重力式橋墩—3).圓形橋墩?qǐng)A形截面在各方向都能適適應(yīng)水流,阻水較小,它適用于河道道急彎、流向向多變或水流流斜交角等于于或大于15°的橋梁。單線鐵路直線橋梁上,當(dāng)橋墩較高時(shí)時(shí),其圬工數(shù)量較圓圓端形為省;但對(duì)曲線上橋梁,由于它的縱橫橫向剛度一致致,其橫向剛度較圓圓端形為弱,其圬工數(shù)量較較圓端形墩為為大。重力式橋墩—4).尖端形橋墩適用于水流斜斜交角度小于于5°及河床不允許許有嚴(yán)重沖刷刷的小跨度橋橋梁。有流水的河流流,橋墩尖端還能能起破冰的作用。迎迎水端應(yīng)采取取特殊的加固固措施。(三)重力式橋臺(tái)的的種類重力式橋臺(tái)按按其截面形狀狀主要有：矩形橋臺(tái)、U形橋臺(tái)、T形橋臺(tái)、耳墻式橋臺(tái)、矩形埋式及十十字形埋式橋橋臺(tái)等多種。1.矩形橋臺(tái)與U形橋臺(tái)矩形橋臺(tái)：造形簡(jiǎn)單、整整體性好,對(duì)抗震有利。但臺(tái)身較高高時(shí),圬工用量大,不經(jīng)濟(jì)。U形橋臺(tái)：減少少圬工數(shù)量,中空部分用土料填實(shí)?？紤]到中間填填土部分易積積水引起凍脹而使兩翼翼裂損,宜選用滲水性好的土填充,并應(yīng)有良好的的排水設(shè)施。。一般用于填土高高H≤4m的小跨橋梁。2.T形橋臺(tái)在鐵路橋中使用用較多,適用高度H為4～12m。T形橋臺(tái)的縱向長(zhǎng)長(zhǎng)度:根據(jù)錐體填土的構(gòu)造造要求和錐體填土的坡腳腳不超出橋臺(tái)前前緣的條件確定的。。當(dāng)填土較高時(shí),臺(tái)長(zhǎng)因而加長(zhǎng),圬工數(shù)量增大,故有時(shí)將錐體適適當(dāng)伸入臺(tái)前一一部分。2.T形橋臺(tái)為減少圬工量改改造：帶洞的形式,工字形。3.埋式橋臺(tái)埋式橋臺(tái)：部分分臺(tái)身埋在錐體體護(hù)坡之中,對(duì)較高橋臺(tái)可減減少臺(tái)長(zhǎng),故對(duì)跨谷高橋甚甚為有利。占據(jù)了橋孔一部部分空間,對(duì)有水橋梁將縮縮小過(guò)水面積,應(yīng)綜合權(quán)衡“減減小臺(tái)長(zhǎng)”與““增大孔跨”二二者的利弊。矩形埋式橋臺(tái)結(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,宜于混凝土施工工;十字形埋式臺(tái)寬寬變化,節(jié)省圬工,但一般用石砌施施工?？捎糜诟叨葹?～20m、跨度16～32m。4.耳墻式橋臺(tái)耳墻式橋臺(tái)：用用兩片鋼筋混凝土土耳墻代替臺(tái)尾一部分分實(shí)體圬工與路路堤相連。縮短實(shí)體臺(tái)身長(zhǎng)長(zhǎng)度，節(jié)省圬工。兩片耳墻位于地地面較高部位,其施工工藝的要要求較高。如施工質(zhì)量不高高,在耳墻與臺(tái)身連連接的根部較易產(chǎn)生裂裂縫,為此也要求耳墻墻不宜做得太長(zhǎng)長(zhǎng)。二、輕型墩臺(tái)(一)輕型橋墩當(dāng)?shù)鼗临|(zhì)條件件較差時(shí),為了減輕地基的負(fù)擔(dān)擔(dān),或者為了減輕墩墩身重量,節(jié)約圬工材料,常采用輕型橋墩墩。輕型橋墩主要有有空心墩、板式墩、樁柱式墩、雙柱式墩及各式柔性墩等。1.空心墩30m以上的高墩,如將實(shí)體墩身改改為厚壁式空心墩身身,可節(jié)省圬工20%～30%,墩身高在50m以上時(shí)可用鋼筋混凝土空心心墩,節(jié)省圬工可達(dá)50%。近年來(lái)滑動(dòng)模板板工藝的大量使使用為空心墩施施工創(chuàng)造了良好好的條件。2.樁柱式橋墩樁柱式橋墩(排架式樁墩)：墩身是利用基礎(chǔ)的樁延伸伸到地面的樁樁柱,頂帽即為連接接樁的帽梁。。特點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)簡(jiǎn)單,用料少、施工工快,但縱向剛度小。鐵路橋只宜用用在較小跨度,墩高不超過(guò)10m以內(nèi)的墩上。。2.雙柱式橋墩雙柱式橋墩：：鋼筋混凝土做做成的剛架,其基礎(chǔ)可為樁樁基或其它類類型的基礎(chǔ)。。南京、九江大大橋的引橋都都采用了雙柱柱式橋墩。其使用高度一一般在30m以內(nèi),個(gè)別的采用多多層剛架可達(dá)達(dá)40m以上。3.柔性墩柔性墩是改變變橋梁的受力力體系,使墩臺(tái)由單獨(dú)獨(dú)承受某種荷荷載變?yōu)榕c其其它墩臺(tái)和梁梁組成共同的的受力體系,以達(dá)到輕型化化的目的。將若干個(gè)稱為為柔性墩的小小截面橋墩和和一個(gè)稱剛性性墩(臺(tái))通過(guò)橋跨結(jié)構(gòu)構(gòu)用固定支座連接起來(lái)，從從而使每個(gè)柔柔性墩頂增加加一個(gè)水平約約束。與一般橋墩比比較,柔性墩內(nèi)力大大大降低。柔柔性墩的構(gòu)造造可為剛架式式、板壁式,亦可做成排架架樁式。(二)輕型橋臺(tái)鐵路上已采用用的輕型橋臺(tái)臺(tái)主要有：1.樁柱式橋臺(tái)；；2.錨定板式橋臺(tái)臺(tái)。(二)輕型橋臺(tái)—1.樁柱式橋臺(tái)樁柱式橋臺(tái)的的樁柱既是基礎(chǔ)礎(chǔ)也是臺(tái)身。臺(tái)頂部分由帽梁、兩側(cè)耳墻及胸墻組成。它適用于于地基承載力較較低、填土不高高的情況。(二)輕型橋臺(tái)—2.錨定板橋臺(tái)錨定板橋臺(tái)是設(shè)設(shè)置由擋墻、拉桿和錨定板組成的錨定結(jié)構(gòu)構(gòu)來(lái)承受土壓力力,以達(dá)到本身輕型型化的一種橋臺(tái)臺(tái)。墻后土體的側(cè)壓壓力通過(guò)墻傳至至拉桿,拉桿的力由土體體抗剪強(qiáng)度對(duì)錨錨定板所產(chǎn)生的的抗拔力來(lái)平衡衡。有兩種形式：1)分開(kāi)式；2)整體式。(二)輕型橋臺(tái)—2.錨定板橋臺(tái)1)分開(kāi)式：臺(tái)身與錨定結(jié)構(gòu)構(gòu)分開(kāi),土壓力全部由錨錨定結(jié)構(gòu)承受,臺(tái)身僅受橋跨傳傳來(lái)的豎向壓力力和水平力,相當(dāng)于一個(gè)橋墩墩的作用。特點(diǎn)：受力明確確,但構(gòu)件較多,且施工工藝較繁繁,操作也不方便。。2)整體式錨定板橋臺(tái)的另另一種形式是將將臺(tái)身和擋墻合合為一體。特點(diǎn)：它的構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)單,施工方便,材料也較省,但臺(tái)頂位移尚難難以較精確地計(jì)計(jì)算第三節(jié)基礎(chǔ)的的類型與適用條條件基礎(chǔ)是指墩臺(tái)與與地基連接的部部分,叫墩臺(tái)基礎(chǔ)或叫叫橋梁基礎(chǔ)。基基礎(chǔ)是橋梁的重重要組成部分,它既是橋梁的要要害部位,又是施工的難點(diǎn)點(diǎn)和關(guān)鍵。依結(jié)構(gòu)形式和施施工方法的特征征可分為:明挖基礎(chǔ)、沉井井基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)礎(chǔ)、管柱基礎(chǔ)及及其它類型的基基礎(chǔ)。一、明挖基礎(chǔ)一般指采用敞坑坑放坡開(kāi)挖基坑坑,然后砌筑圬工的的擴(kuò)大基礎(chǔ);深度：其基底埋深多在在5m以內(nèi)。近年來(lái)采采用噴射或灌注注混凝土護(hù)壁豎豎直開(kāi)挖深度可可達(dá)10m以上。適用范圍：明挖基礎(chǔ)施工中中的防水和排水水工作較為困難難,故一般只宜于無(wú)無(wú)水、少水或淺淺水河流且無(wú)涌涌沙現(xiàn)象的基礎(chǔ)礎(chǔ)工程噴射混凝土護(hù)壁壁-安裝鋼筋網(wǎng)噴射混凝土護(hù)壁壁-噴射混凝土二、沉井基礎(chǔ)a).在墩臺(tái)位置灌好好的開(kāi)口重型混混凝土或鋼筋混混凝土井筒;b).然后在井內(nèi)挖土土,使井筒靠自重下下沉,故名沉井;c).待沉至至要求求深度度后依依次在在井內(nèi)內(nèi)進(jìn)行行封底底、填填充及及封頂頂;d).最后在在頂蓋蓋上建建造墩墩臺(tái)身身。二、沉沉井基基礎(chǔ)由于井井壁有有防水水、擋擋土作作用,施工時(shí)時(shí)無(wú)需需另設(shè)設(shè)護(hù)壁壁支撐撐,施工機(jī)機(jī)具亦亦較簡(jiǎn)簡(jiǎn)單且且不受受地形形窄狹狹的限限制。。沉井不不宜用用于不不排水水開(kāi)挖挖的漂漂石層層或傾傾斜巖巖層。。若遇深深水時(shí)時(shí)可改改用浮浮運(yùn)鋼鋼沉井井或薄薄壁鋼鋼絲網(wǎng)網(wǎng)混凝凝土沉沉井。。鋼沉井井岸邊邊接高高沉井浮浮運(yùn)吸泥下下沉三、樁樁基礎(chǔ)礎(chǔ)當(dāng)基底底須埋埋入土土層很很深時(shí)時(shí),可采用用樁基基礎(chǔ)。。方法：：1.將樁尖尖下至至土層層深處處；2.再在樁樁頂灌灌注混混凝土土承臺(tái)臺(tái),使基樁樁與承承臺(tái)形形成整整體結(jié)結(jié)構(gòu)；；3.然后在在承臺(tái)臺(tái)上砌砌筑墩墩臺(tái)身身。優(yōu)點(diǎn)：：既可將將荷載載傳至至土層層深處處,又可減少基基坑開(kāi)開(kāi)挖量量和實(shí)體基基礎(chǔ)的的圬工工量。因而而樁基基礎(chǔ)是是一種種常用用的深深基礎(chǔ)礎(chǔ).三、樁樁基礎(chǔ)礎(chǔ)樁基分分打入入樁和和鉆(挖)孔樁兩兩種：：打入樁樁需事先先預(yù)制制,施工機(jī)機(jī)具設(shè)設(shè)備較較為復(fù)復(fù)雜,施工技技術(shù)要要求較較高,當(dāng)土層層中夾夾有大大量碎碎石、、卵石石或其其它障障礙時(shí)時(shí),打入困困難。。近年年來(lái)打打入樁樁逐漸漸被鉆鉆(挖)孔樁所所取代代。鉆(挖)孔樁所需機(jī)機(jī)具設(shè)設(shè)備比比較簡(jiǎn)簡(jiǎn)單,并可用用于各各類土土層和和巖層層。四、管管柱基基礎(chǔ)管柱基礎(chǔ)是一種新新型的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形形式,一般采用薄壁大直徑的鋼筋筋混凝土管柱(比樁粗而比沉井小小),直徑由1.5～6.0m。從受力作用上看,與樁基相近；從施工下沉上看,由于直徑大,需用大型振動(dòng)打樁樁機(jī)方能穿入土層層。因?yàn)楣苤梢源┰皆礁鞣N土質(zhì)覆蓋層層或溶洞,支承于較密實(shí)的土土上或基巖面