橋梁工程第七章橋梁墩臺

橋梁工程第七章橋梁墩臺第一頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺第一節(jié)橋梁墩臺類型與構(gòu)造橋梁工程系1.

墩臺的作用與要求2.

墩臺的組成及荷載3.

橋墩的類型與構(gòu)造4.

橋臺的類型與構(gòu)造第二頁，共83頁。

第7章

橋梁墩臺1.

墩臺的作用及要求?作用：承受上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載，并將它及本身橋梁工程系自重傳給墩臺基礎(chǔ)。?

墩臺設(shè)計：與結(jié)構(gòu)受力、水文、流速、河床性質(zhì)及、地質(zhì)條件有關(guān)。橋梁墩臺要置于穩(wěn)定可靠的地基上，并通過設(shè)計和計算確定基礎(chǔ)形式和埋置深度。?

結(jié)構(gòu)型式：多種多樣，注意上、下部結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)一致，結(jié)構(gòu)輕型、薄壁、造型多樣等。?

施工技術(shù)：因地制宜，與材料、環(huán)境等有關(guān)。第三頁，共83頁。組墩臺身

第7章

橋梁墩臺2.

墩臺的組成及荷載

墩臺帽橋梁工程系

成承受荷載豎向力水平力彎矩

基礎(chǔ)上部結(jié)構(gòu)

地震力

風(fēng)力流水壓力等第四頁，共83頁。

第7章

橋梁墩臺3.

橋墩的類型與構(gòu)造構(gòu)造受力剛性墩柔性墩橋梁工程系實體墩空心墩柱式墩框架墩等按截面形式分矩形圓形園端形尖端形第五頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺橋梁工程系第六頁，共83頁。

第7章

橋梁墩臺3.1

實體墩?特點：靠自身的重量來平衡外力而保持其穩(wěn)定，圬工量大；橋梁工程系????組成：墩帽，墩身，（基礎(chǔ)）；截面：矩形墩、圓端形墩、圓形墩等；材料：天然石材，片石混凝土或混凝土塊；應(yīng)用：在中、小跨橋梁，尤其是鐵路橋梁中常被采用。第七頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺橋梁工程系第八頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺橋梁工程系第九頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺橋梁工程系第十頁，共83頁。

第7章

橋梁墩臺3.2

空心橋墩橋梁工程系???材料：混凝土空心墩（<50m）和鋼筋混凝土空心墩截面：圓形，圓端形，箱形等數(shù)種，

立面：直坡，側(cè)坡，階梯特點：充分利用材料強度，可節(jié)省材料，減輕橋墩自重，進而也能減少基礎(chǔ)工程量。施工速度快（滑動模板施工），質(zhì)量好，節(jié)省模板支架。第十一頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺橋梁工程系第十二頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺橋梁工程系第十三頁，共83頁。

第7章

橋梁墩臺3.3

樁（柱）式橋墩?排架樁墩：將鉆孔樁基礎(chǔ)向上延伸做為橋墩的墩身，在樁頂澆注蓋梁。?柱式墩：目前公路橋梁中廣泛采用的橋墩形式，橋梁工程系特別是在橋?qū)捿^大的城市橋和立交橋中，采用這種橋墩既能減輕墩身重量，節(jié)約圬工材料，又較美觀。?柱式橋墩一般可分為獨柱、雙柱和多柱等形式，它可以根據(jù)橋?qū)挼男枰约暗匚锏孛矖l件任意組合。第十四頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺橋梁工程系第十五頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺橋梁工程系第十六頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺3.4

柔性墩橋梁工程系

柔性排架樁墩是由單排或雙排的鋼筋混凝土樁與鋼筋混凝土蓋梁連接而成。其主要特點是通過一些構(gòu)造措施，將上部結(jié)構(gòu)傳來的水平力（制動力、溫度影響力等）傳遞到全橋的各個柔性墩臺，或相鄰的剛性墩臺上，以減少單個柔性墩所受到的水平力，從而達到減小樁墩截面的目的。第十七頁，共83頁。

第7章

橋梁墩臺3.5

薄壁墩?鋼筋混凝土薄壁墩：一種新型橋墩，截面型式有板壁形、I形、箱形等，構(gòu)造簡單、輕巧、圬工體積少。橋梁工程系?連續(xù)剛構(gòu)橋雙肢薄壁墩：在墩位上有兩個相互平行的墩壁與主梁剛接的橋墩。可增加橋梁剛度，減少主梁支點負彎矩。橋梁美觀，無需設(shè)置支座，方便施工。第十八頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺橋梁工程系第十九頁，共83頁。

3.6

輕型橋墩第7章

橋梁墩臺

橋梁工程系第二十頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺橋梁工程系第二十一頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺橋梁工程系第二十二頁，共83頁。

第7章

橋梁墩臺3.7

框架式橋墩?框架式橋墩采用鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝橋梁工程系土等壓撓和撓曲構(gòu)件組成平面框架代替墩身，支承上部結(jié)構(gòu)，必要時可做成雙層或多層的框架。第二十三頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺橋梁工程系第二十四頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺橋梁工程系第二十五頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺橋梁工程系第二十六頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺橋梁工程系第二十七頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺橋梁工程系第二十八頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺橋梁工程系第二十九頁，共83頁。

第7章

橋梁墩臺4.

橋臺的類型與構(gòu)造

重力式橋臺

類

型輕型橋臺支撐梁式橋臺

薄壁型橋臺框架式橋臺

組合式橋臺

橋梁工程系第三十頁，共83頁。

第7章

橋梁墩臺4.1

重力式橋臺?重力式橋臺也稱實體式橋臺，它主要靠自橋梁工程系重來平衡臺后的土壓力。橋臺臺身多數(shù)由石砌、片石混凝土或混凝土等圬工材料建造，并采用就地建造施工方法。

U型橋臺T形橋臺耳墻式橋臺埋式橋臺

重力式橋臺第三十一頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺?U型橋臺橋梁工程系

臺后U形中空部分容易積水、冰凍后膨脹，致使墻身產(chǎn)生裂縫。

適用于填土高度較?。℉≤4m）、地基容許承載力較低的鐵路梁橋和填土高度小于10m的公路橋梁。第三十二頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺橋梁工程系第三十三頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺?T型橋臺橋梁工程系

T型橋臺節(jié)省圬工，道碴槽為鋼筋混凝土懸臂，鋼筋用量大，臺身長度隨填土高度增加。

適用于填土高度4m～12m或地基容許承載力較低的鐵路梁橋。第三十四頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺橋梁工程系第三十五頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺?埋式橋臺

節(jié)省橋臺圬工，但錐體伸入橋孔，減小了橋下過水面積。臺身高，基底應(yīng)力大。

適用于橋頭為淺灘、溜坡受沖刷小、填土高度大于12m的公路及鐵路橋梁，要求地基容許承載力較大。橋梁工程系?耳墻式橋臺

采用耳墻與路堤相連接，縮短了實體圬工段長度，但耳墻配筋較多。

適用于填土高度4～12m的公路及鐵路橋梁。第三十六頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺橋梁工程系第三十七頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺?挖臺

在挖方內(nèi)采用的提高基礎(chǔ)、縮短臺頂?shù)捻斆笔綐蚺_，結(jié)構(gòu)形式簡單、施工方便。

適用于坡陡谷深、橋隧相連，山體穩(wěn)定區(qū)域。橋梁工程系第三十八頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺?按結(jié)構(gòu)形式，橋臺還可分為帶翼墻和不帶翼墻兩大類。翼墻位于橋臺兩側(cè)，多采用八字形和一字形，翼墻的作用是：擋住橋臺兩側(cè)的路基填土，保證橋頭路基穩(wěn)定，并引導(dǎo)水流順暢地進入橋孔。帶翼墻的橋臺主要用于公路橋梁。橋梁工程系第三十九頁，共83頁。橋梁工程系

第7章

橋梁墩臺4.2

輕型橋臺

鋼筋混凝土輕型橋臺，其構(gòu)造特點是利用鋼

筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗彎能力來減少圬工體積而使橋

臺輕型化。主要用于公路橋。

–

支撐梁輕型橋臺：在兩橋臺間基礎(chǔ)頂設(shè)鋼筋混

凝土支撐梁以防止橋臺向跨中移動，有八字型和

一字型，適于小跨度橋。第四十頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺橋梁工程系第四十一頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺–薄壁輕型橋臺：由扶壁式擋土墻和兩側(cè)薄壁側(cè)墻構(gòu)成，減輕了自重，節(jié)省圬工。常用的形式有懸臂式、扶壁式、撐墻式及箱式等。

適用于填土不高、地基承載力不高的小跨徑公路橋梁，混凝土及鋼筋用量較大。橋梁工程系第四十二頁，共83頁。橋梁工程系

第7章

橋梁墩臺4.3

框架式橋臺

在橫橋向呈框架式結(jié)構(gòu)的樁基礎(chǔ)輕型橋臺，它埋置土中，所受的土壓力較小，適用于地基承載力較低、臺身較高、跨徑較大的梁橋。其構(gòu)造型式有雙柱式、多柱式、墻式、半重力式和雙排架式、板凳式等。第四十三頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺橋梁工程系第四十四頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺橋梁工程系第四十五頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺橋梁工程系第四十六頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺4.4

組合式橋臺

橋臺本身主要承受橋跨結(jié)構(gòu)傳來的豎向力和水平力，而臺的土壓力由其它結(jié)構(gòu)來承受，形成組合式橋臺。橋梁工程系第四十七頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺橋梁工程系第四十八頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺橋梁工程系第四十九頁，共83頁。

第7章

橋梁墩臺第二節(jié)

橋梁墩臺的計算橋梁工程系1.2.3.4.橋墩設(shè)計荷載及組合橋臺設(shè)計荷載及組合墩臺的驗算內(nèi)容橋墩防撞第五十頁，共83頁。

第7章

橋梁墩臺1.

橋墩設(shè)計荷載及組合

永久荷載：恒載、土重和側(cè)向土壓力、預(yù)應(yīng)力、混凝土收

縮及徐變的影響力、水的浮力；橋梁工程系荷載可變荷載：汽車荷載、汽車沖擊力、離心力、汽車荷載

引起的側(cè)向土壓力、人群荷載、掛車或履帶

車荷載及其引起的土側(cè)壓力；

風(fēng)力、汽車制動力、流水壓力、冰壓力、支

座摩阻力；溫度變化的影響力；偶然荷載：船只或漂流物撞擊力，施工荷載和地震力；第五十一頁，共83頁。橋梁工程系

第7章

橋梁墩臺?

設(shè)計與計算步驟：1.

結(jié)構(gòu)尺寸擬定；2.

荷載計算；3.

荷載最不利組合；4.

進行強度、剛度（變形）、抗裂性、穩(wěn)定

性檢算等。第五十二頁，共83頁。橋梁工程系

第7章

橋梁墩臺（一）墩身檢算項目1．截面強度(應(yīng)力)

；2．截面合力偏心距；3．縱向及橫向穩(wěn)定性（墩身整體穩(wěn)定性）；4．墩頂彈性水平位移。（二）擴大基礎(chǔ)基底檢算項目1．基底偏心：限制不均勻沉降導(dǎo)致橋墩歪斜；2．基底強度(應(yīng)力)

；3．傾覆和滑動穩(wěn)定性；4．基底以下軟弱土層的強度檢算；5．基礎(chǔ)的沉降。第五十三頁，共83頁。橋梁工程系

第7章

橋梁墩臺荷載組合需要對各種可能的荷載進行組合計算，滿足各種不同的要求。在墩臺的計算中，需按順橋向(與行車的方向平行)和橫橋向分別進行，故在荷載組合時也需按縱向及橫向分別組合。（1）最大豎向力組合。用來驗算墩身強度和基底最大應(yīng)力。（2）按橋墩各截面在順橋向可能產(chǎn)生的最大偏心和最大彎矩的情況進行組合。用來驗算墩身強度，基底應(yīng)力、偏心距及橋墩的穩(wěn)定性。第五十四頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺M

yWyM

xWxN

A±±=σmax

min軸力

強

度彎矩按可能軸力、彎矩最大進行荷載布置

橋梁工程系第五十五頁，共83頁。(M

x或M

y或M

=

M

x

+M

y)第7章

橋梁墩臺M

N橋梁工程系

e

=合力偏心

距軸力彎矩

22按可能軸力最小、

彎矩最大進行荷

載布置第五十六頁，共83頁。

第7章

橋梁墩臺KN

≤

Ncr軸力

穩(wěn)

定

性按可能軸力最大進

行荷載布置

橋梁工程系第五十七頁，共83頁。

第7章

橋梁墩臺?

可擬訂幾種可能的荷載組合：①橋墩各截面上的最大豎向

力組合，驗算墩身強度、基底最大應(yīng)力和穩(wěn)定性。應(yīng)在相

鄰兩跨滿布活載的一種或幾種，以使墩身或基底產(chǎn)生最大

壓應(yīng)力。（鐵路橋，稱雙孔重載）。橋梁工程系第五十八頁，共83頁。橋梁工程系

第7章

橋梁墩臺?②按橋墩各截面在順橋向可能產(chǎn)生的最大偏心和

最大彎矩的情況進行組合。

用來驗算墩身強度，基底應(yīng)力、偏心及橋墩

的穩(wěn)定性。因此，應(yīng)在跨徑較大的一孔上布置活

載的一種或幾種，以及可能產(chǎn)生的制動力、縱向

風(fēng)力、支座摩阻力等。（鐵路橋，分別稱單孔輕

載、單孔重載）和圖

(b)（公路橋）。第五十九頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺橋梁工程系第六十頁，共83頁。橋梁工程系

第7章

橋梁墩臺（3）按橋墩各截面在橫橋向可能產(chǎn)生最大偏心和最大彎矩的情況進行組合。用來驗算橫橋向的墩身強度、基底應(yīng)力、偏心及橋墩的穩(wěn)定性。

對于鐵路橋墩，應(yīng)在相鄰兩跨布置空車以產(chǎn)生橫向搖擺力，而豎向力又不大，稱為雙孔輕載（也稱雙孔空車）；對于公路橋墩應(yīng)注意將活載偏于橋面的一側(cè)布置，此外還應(yīng)考慮其他荷載如橫向風(fēng)力、流水壓力等。第六十一頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺橋梁工程系第六十二頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺

2.

橋臺設(shè)計荷載及組合在確定荷載最不利組合時，通常按?臺后布置活載而橋上無活載（最大水平力和最大后端彎矩組合）??橋上滿布活載（最大前端彎矩）橋上、臺后同時布置活載（最大豎向力組合）等幾種不利情況，分別進行組合與驗算。橋梁工程系第六十三頁，共83頁。

第7章

橋梁墩臺3.墩臺的驗算內(nèi)容?設(shè)計過程：選定墩臺型式及擬定各部分尺寸；然后計算各項外力和進行最不利荷載組合，選取驗算截面和驗算內(nèi)容；計算各截面的內(nèi)力，進行配筋和驗算。橋梁工程系?橋墩兩側(cè)橋跨不等的處理：

（1）梁高不等；

（2）支座反力不等。第六十四頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺?驗算要求：橋梁工程系

墩臺本身：強度，穩(wěn)定性及偏心

擴大基礎(chǔ)：基底應(yīng)力、整體穩(wěn)定性（縱向撓曲穩(wěn)定、抗傾覆穩(wěn)定、抗滑移穩(wěn)定）

高橋墩：墩頂彈性水平位移

超靜定橋梁結(jié)構(gòu)：基底沉降量??計算理論：容許應(yīng)力法（鐵）和極限狀態(tài)法（公）驗算對象：墩臺身一般視為偏心受壓構(gòu)件。第六十五頁，共83頁。橋梁工程系

第7章

橋梁墩臺?圬工結(jié)構(gòu)設(shè)計理論主要有容許應(yīng)力法和極限狀態(tài)法。?鐵路橋規(guī)采用容許應(yīng)力法，公路橋規(guī)采用極限狀態(tài)

法。?容許應(yīng)力法的驗算式表現(xiàn)為應(yīng)力的形式，極限狀態(tài)

法的驗算式表現(xiàn)為荷載效應(yīng)的形式。?墩臺身一般按偏心受壓構(gòu)件驗算。?簡介鐵路橋規(guī)（《鐵路橋涵混凝土和砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計

規(guī)范》）的驗算方法。第六十六頁，共83頁。橋梁工程系

第7章

橋梁墩臺(1)截面強度驗算?驗算截面通常選在墩臺身的底面與截面突變處。當(dāng)橋

墩較高時，由于最不利截面不一定在墩底，需沿墩身

每隔2～3m選取一個驗算截面。容許應(yīng)力法驗算式：?如果由上式算得的σmin為負值，則說明截面的一部分

已處于受拉狀態(tài)，應(yīng)視其退出工作。此時需按照只有

部分截面承受壓力的原則，重新確定受壓區(qū)范圍，以

求最大壓應(yīng)力，也即進行應(yīng)力重分布計算。第六十七頁，共83頁。

第7章

橋梁墩臺?應(yīng)力重分布計算根據(jù)三項基本條件進行，即平截面假

定（截面應(yīng)變按線性分布）、彈性體假定（應(yīng)力、應(yīng)

變關(guān)系符合胡克定律，但受拉區(qū)不參加工作）、力的

平衡條件。對于單向偏心受壓的矩形截面，重分布以

后的最大壓應(yīng)力如圖所示。橋梁工程系第六十八頁，共83頁。橋梁工程系

第7章

橋梁墩臺?λ稱為應(yīng)力重分布系數(shù),第六十九頁，共83頁。橋梁工程系

第7章

橋梁墩臺?對于其他形狀的

截面，特別是各

種截面在雙向偏

心（斜偏心）下

受壓的情況，驗

算較為繁雜但計

算原理相同，通

?？刹橛靡延杏?/p>

算圖表，或利用

相應(yīng)的計算機程

序計算。第七十頁，共83頁。

第7章

橋梁墩臺(2)截面合力偏心距驗算?為防止圬工結(jié)構(gòu)裂縫開展過大而影響耐久性，并保

證結(jié)構(gòu)有足夠的穩(wěn)定性，應(yīng)進行本項驗算。驗算式

為:NNeMηM

N≤[e]e

=

1KN0

N

cr

η=

1?*注意不同截面的彎矩增大系數(shù)變化。

橋梁工程系第七十一頁，共83頁。橋梁工程系

第7章

橋梁墩臺?《橋規(guī)》規(guī)定了在不同荷載組合作用下，墩身檢算

截面的容許偏心值：a)

永久荷載＋基本可變荷載：[e]=0.5Sb)

永久荷載＋基本可變荷載＋其他可變荷載：

圓形截面：[e]=0.5S

其他形狀：[e]=0.6Sc)

永久荷載＋其他可變荷載（施工荷載）：[e]=0.7S第七十二頁，共83頁。第7章

橋梁墩臺橋梁工程系第七十三頁，共83頁。

第7章

橋梁墩臺(3)縱向撓曲穩(wěn)定性?驗算撓曲穩(wěn)定性驗算通常簡化為常規(guī)的強度驗算形

式，而引入彎矩增大系數(shù)或彎曲系數(shù)。驗算式為橋梁工程系

1

KNπ2EcIc

l02α1?η

=+0.16

0.10.2+e0

hα

=第七十四頁，共83頁。l0

第7章

橋梁墩臺?撓曲穩(wěn)定性也叫做墩身整體穩(wěn)定性—按壓桿的屈曲

穩(wěn)定性驗算。驗算式為

KN

≤

Ncr橋梁工程系Ncr

=αβ

1

αβ1.1A0Ra1++0.16

0.10.2+e0

hα

=4mE0Id

2β=第七十五頁，共83頁。橋梁工程系

第7章

橋梁墩臺(4)墩臺頂彈性水平位移驗算?對較高的墩臺為保證其具有足夠的剛度，應(yīng)按下式

驗算墩臺頂順橋向或橫橋向的彈性位移

?=?1+?2?墩臺身的彈性變形引起的墩臺頂水平位移，可把墩