第2章橋墩構(gòu)造與設(shè)計(jì)

橋梁墩臺基礎(chǔ)23本章難點(diǎn)設(shè)計(jì)荷載計(jì)算荷載組合的概念活載工況與計(jì)算圖式溫度應(yīng)力的概念與計(jì)算第二章橋墩構(gòu)造與設(shè)計(jì)當(dāng)前第1頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第一節(jié)橋墩設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)資料3一、橋墩設(shè)計(jì)內(nèi)容合理選擇橋墩類型和截面形狀決定因素：

1.水流的流向與流速

2.河流中有無流冰、流木、船舶或其他漂流物對橋墩的撞擊、磨損

3.地基承載力

4.是否為地震區(qū)以及地震烈度等

5.砂石材料、電力及工程用水供應(yīng)情況

合理選擇類型和截面形狀確定建筑材料及圬工規(guī)格確定橋墩各部分詳細(xì)尺寸當(dāng)前第2頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第一節(jié)橋墩設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)資料3一、橋墩設(shè)計(jì)內(nèi)容確定建筑材料及圬工規(guī)格建筑材料：

1.就地取材，物盡其用

2.考慮周到，分清主次 圬工規(guī)格：1.滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求

2.滿足抗凍、抗環(huán)境水侵蝕、抗流冰或其它漂流物的撞擊、磨損等特殊要求

合理選擇類型和截面形狀確定建筑材料及圬工規(guī)格確定橋墩各部分詳細(xì)尺寸當(dāng)前第3頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第一節(jié)橋墩設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)資料3一、橋墩設(shè)計(jì)內(nèi)容確定橋墩各部分詳細(xì)尺寸確定方法：

1.標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖紙

2.力學(xué)檢算合理選擇類型和截面形狀確定建筑材料及圬工規(guī)格確定橋墩各部分詳細(xì)尺寸當(dāng)前第4頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第一節(jié)橋墩設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)資料二、橋墩設(shè)計(jì)資料

1.地形地質(zhì)資料這些資料是確定基礎(chǔ)類型、施工方法、持力層標(biāo)高和地基承載力的主要依據(jù)。橋址平面圖橋位縱斷面圖橋墩處橫斷面圖當(dāng)前第5頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第一節(jié)橋墩設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)資料2.水文氣象資料正確確定一般沖刷和局部沖刷深度設(shè)計(jì)水位、常水位、施工水位、低水位的標(biāo)高設(shè)計(jì)和施工水位的流量與流速，流冰與流水情況洪水季節(jié)和施工季節(jié)當(dāng)?shù)刈畲箫L(fēng)速、氣溫及凍結(jié)線深度當(dāng)前第6頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第一節(jié)橋墩設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)資料233.當(dāng)?shù)亟ú墓?yīng)情況主要指砂，石及工程用水等供應(yīng)運(yùn)輸情況。4.線路和橋跨設(shè)計(jì)資料包括線路等級、股道數(shù)目、線路平面及縱斷面設(shè)計(jì)、橋孔布置、橋跨結(jié)構(gòu)的具體情況橋跨及其道路上部建筑的重量等。5.其它資料工期要求、施工設(shè)備及技術(shù)條件、當(dāng)?shù)亟煌半娏?yīng)情況等也是進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的因素。當(dāng)前第7頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第二節(jié)鐵路實(shí)體墩構(gòu)造與設(shè)計(jì)一、實(shí)體橋墩構(gòu)造及主要尺寸擬定

（一）頂帽的類型與構(gòu)造1.頂帽的類型8m及更小跨度的普通鋼筋混凝土梁配用的矩形截面或圓端形截面橋墩，其頂帽一般采用飛檐式，頂帽的形狀均隨墩身形狀而定。

飛檐式托盤式10~32m的普通鋼筋混凝土梁及預(yù)應(yīng)力混凝土梁的橋墩，其頂帽常做成托盤式以節(jié)省圬工。托盤式頂帽的形狀除圓形墩采用圓端形外，其它橋墩常采用矩形頂帽。當(dāng)前第8頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第二節(jié)鐵路實(shí)體墩構(gòu)造與設(shè)計(jì)2.頂帽的作用安放梁的支座，將橋跨傳來的集中壓力均勻地分散給墩身頂帽還要有一定寬度以滿足架梁施工和養(yǎng)護(hù)維修的需要作用當(dāng)前第9頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第二節(jié)鐵路實(shí)體墩構(gòu)造與設(shè)計(jì)3.頂帽的構(gòu)造應(yīng)采用不低于C30的混凝土，厚度不小于0.4m

一般要求設(shè)置兩層鋼筋網(wǎng)，有些情況可不設(shè)鋼筋施工時(shí)不允許托盤縮頸處留施工縫頂面設(shè)排水坡、飛檐，設(shè)支承墊石平臺在支承墊石預(yù)留錨栓孔當(dāng)前第10頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第二節(jié)鐵路實(shí)體墩構(gòu)造與設(shè)計(jì)為配合l0、12、16m鋼筋混凝土梁用的圓端形橋墩的托盤式頂帽的構(gòu)造。當(dāng)前第11頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第二節(jié)鐵路實(shí)體墩構(gòu)造與設(shè)計(jì)（二）頂帽尺寸擬定一般有支座的頂帽厚度都采用0.5m；無支座的頂帽厚度可采用0.4m。頂帽厚度當(dāng)前第12頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第二節(jié)鐵路實(shí)體墩構(gòu)造與設(shè)計(jì)梁的跨度梁全長梁梗中心線位置支座底板尺寸梁端縫隙大小

移梁頂梁需要2．頂帽平面尺寸支座底板的尺寸及位置是決定頂帽平面尺寸的主要依據(jù)平面尺寸當(dāng)前第13頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第二節(jié)鐵路實(shí)體墩構(gòu)造與設(shè)計(jì)頂帽縱橫向尺寸縱向?qū)挾菴可寫為：橫向?qū)挾菳可寫為：注意式中符號的意義當(dāng)前第14頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第二節(jié)鐵路實(shí)體墩構(gòu)造與設(shè)計(jì)3．托盤式頂帽的托盤在頂帽縱、橫向尺寸較大時(shí)，為使墩身尺寸不致因此過分增大而多用圬工，常在頂帽下設(shè)置托盤將縱、橫向尺寸適當(dāng)收縮，一般在橫向收縮較多，縱向不收縮或少收縮。設(shè)置托盤的目的托盤頂面的形狀與橋墩截面形狀有關(guān)，如矩形截面橋墩的托盤頂面仍是矩形，而圓形、圓端形橋墩者則為圓端形。托盤的形狀托盤頂面縱、橫向尺寸就等于頂帽縱、橫向尺寸減去兩邊飛檐的寬度。托盤底面與墩身相接，其形狀與墩身截面相同。詳見《鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》托盤的尺寸當(dāng)前第15頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第二節(jié)鐵路實(shí)體墩構(gòu)造與設(shè)計(jì)（三）非對稱式頂帽1.曲線橋橋墩頂帽曲線梁布置與直線上的梁相同，為了適應(yīng)曲線的線路，常成折線布置，使梁縫內(nèi)窄外寬，梁的端部和橋墩橫向中心線不平行，平面上梁端支座斜交放在支承墊石上。目的是使橋跨自重和列車豎向活載對橋墩的壓力產(chǎn)生向曲線內(nèi)側(cè)力矩，以平衡列車離心力引起向外側(cè)力矩。現(xiàn)行各式重力式橋墩的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中，曲線橋都采用橫向預(yù)偏心橋墩。所謂預(yù)偏心即是將橋墩縱向中心線向線路外側(cè)移動(dòng)一定距離，而橋跨中線和支承墊石位置不動(dòng).當(dāng)前第16頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第二節(jié)鐵路實(shí)體墩構(gòu)造與設(shè)計(jì)2.不等跨橋橋墩頂帽當(dāng)橋墩上相鄰跨梁的跨度不等時(shí)，為了減少橋墩在荷載作用下的偏心力矩，通常將大跨梁的支座中心布置在離橋墩中心線較近的地方，使橋墩中心線與梁縫中心線錯(cuò)開一定的縱向距離形成縱向預(yù)偏心，另外，為適應(yīng)不同的梁高，在小跨梁一端應(yīng)加高頂帽作成小支墩。兩相鄰梁的梁縫規(guī)定最小為l00mm(如在曲線上指內(nèi)側(cè))，并使小支墩背墻位于梁縫中線。頂帽(包括支墩加高部分)必須設(shè)置鋼筋。當(dāng)前第17頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第二節(jié)鐵路實(shí)體墩構(gòu)造與設(shè)計(jì)（四）墩身構(gòu)造混凝土強(qiáng)度等級不低于C15，嚴(yán)寒地區(qū)不低于C20石砌圬工的水泥砂漿強(qiáng)度等級不低于M10

石料強(qiáng)度等級應(yīng)不低于MU45

在整體灌筑混凝土墩身時(shí)，可做成片石混凝土

漿砌塊石橋墩

混凝土強(qiáng)度等級不低于C15，嚴(yán)寒地區(qū)不低于C20混凝土強(qiáng)度等級不低于C15，嚴(yán)寒地區(qū)不低于C20混凝土強(qiáng)度等級不低于C15，嚴(yán)寒地區(qū)不低于C20當(dāng)前第18頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第二節(jié)鐵路實(shí)體墩構(gòu)造與設(shè)計(jì)（五）墩身尺寸擬定1.墩身頂面尺寸飛檐式托盤式墩身頂面尺寸是托盤底部的尺寸墩身頂面尺寸是頂帽縱，橫向尺寸減去兩邊飛檐的寬度。當(dāng)前第19頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第二節(jié)鐵路實(shí)體墩構(gòu)造與設(shè)計(jì)2.墩身坡度一般用n：1(豎：橫)表示，n愈大，坡度愈陡；n愈小，坡度愈緩。當(dāng)墩身較低時(shí)(約在6m以內(nèi))，其墩頂及墩底受力相差不大，為施工方便，可設(shè)直坡。當(dāng)墩身較高時(shí)，墩身的縱、橫兩個(gè)方向均做成斜坡，坡度不緩于20：1，具體數(shù)值由試算決定。當(dāng)前第20頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第二節(jié)鐵路實(shí)體墩構(gòu)造與設(shè)計(jì)3.墩身高和墩身底部尺寸墩身高根據(jù)墩頂標(biāo)高和基底埋置深度、基礎(chǔ)厚度來確定。墩身底部尺寸可根據(jù)墩身頂部尺寸加上墩身高來確定

當(dāng)前第21頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第二節(jié)鐵路實(shí)體墩構(gòu)造與設(shè)計(jì)二、橋墩力學(xué)檢算主要內(nèi)容初擬構(gòu)造形式、主要尺寸合理不合理力學(xué)檢算驗(yàn)證修正力學(xué)檢算的需要施工、運(yùn)營、養(yǎng)護(hù)維修其他特殊要求取決于當(dāng)前第22頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第二節(jié)鐵路實(shí)體墩構(gòu)造與設(shè)計(jì)墩身合力偏心距檢算墩身截面應(yīng)力檢算墩身受壓穩(wěn)定性檢算墩頂水平位移檢算目的：控制截面裂縫的開展不致過大目的：保證墩身具有足夠的強(qiáng)度目的：防止縱向彎曲失穩(wěn)而破壞目的：保證運(yùn)營時(shí)線路平穩(wěn)墩身檢算內(nèi)容與目的當(dāng)前第23頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第二節(jié)鐵路實(shí)體墩構(gòu)造與設(shè)計(jì)三、荷載計(jì)算（內(nèi)容略）當(dāng)前第24頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第三節(jié)柔性墩設(shè)計(jì)與計(jì)算1柔性墩是鐵路橋墩結(jié)構(gòu)輕型化中的一項(xiàng)重大革新上個(gè)世紀(jì)60年代成昆線，第一座鐵路柔性墩橋各方面都有較大提高和發(fā)展至今我國已建成數(shù)十座鐵路柔性墩橋

柔性墩橋技術(shù)成熟，經(jīng)濟(jì)效果顯著柔性墩設(shè)計(jì)施工和運(yùn)營納入正常的序列柔性墩的發(fā)展當(dāng)前第25頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第三節(jié)柔性墩設(shè)計(jì)與計(jì)算一、柔性墩的橋式特點(diǎn)和構(gòu)造

1.柔性墩橋式的力學(xué)特點(diǎn)制動(dòng)力是控制墩身截面設(shè)計(jì)的主要作用力之一，故可改變制動(dòng)力的傳遞方式

柔性墩橋式采取的措施這就是柔性墩橋式的主要力學(xué)特點(diǎn)將簡支梁橋的大部分活動(dòng)支座改為固定支座通過橋跨把相鄰幾個(gè)墩縱向串聯(lián)在一起固定支座柔性墩當(dāng)前第26頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第三節(jié)柔性墩設(shè)計(jì)與計(jì)算在這些柔性墩上，只設(shè)置一個(gè)活動(dòng)支座，其余皆為固定支座。兩個(gè)活動(dòng)支座之間的梁、墩或活動(dòng)支座與橋臺之間的梁、墩、臺構(gòu)成一個(gè)“聯(lián)”。當(dāng)前第27頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第三節(jié)柔性墩設(shè)計(jì)與計(jì)算在一聯(lián)中，如果不計(jì)梁在制動(dòng)力作用下的縱向變形，則制動(dòng)力所引起的墩頂位移，對于柔性墩及剛性墩應(yīng)是相同的，可按下式計(jì)算：各墩臺所分配到的制動(dòng)力為：式中P——一聯(lián)內(nèi)總的制動(dòng)力；——各墩臺縱向剪力剛度之和。式中——單墩的剪力剛度。各墩承受的制動(dòng)力與其自身的剪力剛度成正比，這是柔性墩橋優(yōu)點(diǎn)之源。當(dāng)前第28頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第三節(jié)柔性墩設(shè)計(jì)與計(jì)算2.柔性墩橋式在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)橋跨柔性墩剛性墩梁部宜采用線脹系數(shù)較小，重量及截面尺寸較大的鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土梁

在保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和架梁安全的前提下，應(yīng)盡量減小柔性墩的縱向剪力剛度.應(yīng)將剛性墩置于地基較好且墩身較矮的位置，使剛性墩具有較大的剪力剛度，并可減少圬工量。

構(gòu)造形式上的各種因素當(dāng)前第29頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第三節(jié)柔性墩設(shè)計(jì)與計(jì)算3.柔性墩的適用范圍《鐵路柔性墩橋技術(shù)規(guī)范》不宜在山坡有落石的傍山谷架橋上不宜在有泥石流,流冰,漂流物,通航河流上采用柔性墩的溫度聯(lián)長不宜大于132m柔性墩墩高的限制用于I、II級線路上時(shí)，曲線半徑不宜小于500m當(dāng)前第30頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第三節(jié)柔性墩設(shè)計(jì)與計(jì)算二、柔性墩的內(nèi)力和位移計(jì)算

內(nèi)容略當(dāng)前第31頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第四節(jié)空心墩設(shè)計(jì)與計(jì)算一、概述1.空心墩的優(yōu)點(diǎn)空心墩是輕型橋墩之一它具有圬工量少，自重較輕．從而也能減少基礎(chǔ)圬工量的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)橋墩較高或地基較差時(shí)，這些優(yōu)點(diǎn)更為突出。空心墩一般可較實(shí)體墩節(jié)省30～40％，個(gè)別的可達(dá)60%以上的圬工，而且墩身愈高，節(jié)約量愈大。當(dāng)前第32頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第四節(jié)空心墩設(shè)計(jì)與計(jì)算2.空心墩的發(fā)展初期后來

采用砌塊（包括塊石、片石、預(yù)制塊、大型混凝土預(yù)制塊）漿砌

素混凝土和鋼筋混凝土當(dāng)前第33頁\共有37頁\編于星期三\7點(diǎn)橋梁墩臺基礎(chǔ)第四節(jié)空心墩設(shè)計(jì)與計(jì)算3.空心墩的類