橋梁下部結(jié)構(gòu)

1、第五章 橋梁墩臺(tái)內(nèi)容提要：在本章內(nèi)主要介紹橋梁墩臺(tái)在基礎(chǔ)以上部分的構(gòu)造型式。除了常用的重力式墩臺(tái)外，還介紹了公路橋梁上日益推廣使用的各類輕型墩臺(tái)的構(gòu)造型式。學(xué)習(xí)的基本要求：1、掌握橋梁墩臺(tái)的組成和作用2、了解梁橋和拱橋重力式橋墩及各種輕型橋墩的構(gòu)造3、了解梁橋和拱橋重力式橋臺(tái)及各種輕型橋臺(tái)的構(gòu)造第一節(jié) 橋墩一、概述橋墩主要由墩帽、墩身和基礎(chǔ)三部分組成。它的主要作用是承受上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的荷載，并通過(guò)基礎(chǔ)又將此荷載及本身自重傳遞到地基上。此外它還承受流水壓力、風(fēng)力以及可能出現(xiàn)的冰荷載、船只或漂流物的撞擊力。當(dāng)前世界各國(guó)的橋梁建設(shè)的迅速發(fā)展，不僅反映在上部結(jié)構(gòu)的造型新穎上，而且也還反映在下部結(jié)構(gòu)向輕型

2、合理、造型美觀的方向發(fā)展上，改變以往粗柱胖墩的形象。1、 大跨徑橋梁既要考慮墩身的輕巧，又要考慮能有利于上部結(jié)構(gòu)的受力和施工，于是創(chuàng)造出X形、V形墩等各種優(yōu)美的立面形式。2、 城市立交橋?yàn)榱四軓纳厦娉惺?、托較寬的橋面，在下面能減小墩身和基礎(chǔ)尺寸，常常將橋墩在橫方向上做成獨(dú)柱式或排柱式，傾斜式、雙叉式、四叉式、T形、V形和X形等各種各樣的橋墩形式。3、 高架橋：采用空心橋墩，將墩身內(nèi)部作為空腔體，減少圬工體積、節(jié)約材料或減輕自重。橋梁上常用的橋墩形式大體上可以歸納為兩大類：重力式橋墩、輕型橋墩。二、重力式橋墩這類橋墩的主要特點(diǎn)是靠自身重量來(lái)平衡外力而保持其穩(wěn)定。因此墩身比較厚實(shí)，可以不用鋼筋，而

3、用天然石材或片石混凝土砌筑。它適用于地基良好的大中型橋梁，小橋也往往采用重力式墩。它的主要缺點(diǎn)是圬工體積較大，自重和阻力面積也大。1、 墩帽：墩帽是橋墩頂部的傳力部分，通過(guò)支座支承上部結(jié)構(gòu)，并將相鄰兩孔的恒載、活載傳到墩身。頂面常做成雙向10%的排水坡，平面形狀為矩形或圓端形，四周較墩身出檐510cm。另外，在一些寬橋或墩身較高的橋梁中，為了節(jié)省墩身及基礎(chǔ)的圬工體積，常常利用挑出的懸臂或托盤(pán)來(lái)縮短墩身橫向的長(zhǎng)度，做成懸臂式或托盤(pán)式橋墩。 2、 墩身：墩身是橋墩的主體。平面通常做成圓端形或尖端形。墩身常以20:130:1的比例向下放坡（上端小、下端大）。3、 基礎(chǔ)：基礎(chǔ)是介于墩身與地基之間的傳力

4、結(jié)構(gòu)。它的平面尺寸比墩身底截面尺寸略大，四周每邊放大0.250.75cm?？梢允菃螌樱?至3層臺(tái)階式。三、輕型橋墩當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較差時(shí)，為節(jié)省圬工、減輕自重和地基負(fù)擔(dān)，或城市立交橋、高架橋要求下部結(jié)構(gòu)要輕巧、空間要通透、施工要簡(jiǎn)單時(shí)，可采用輕型橋墩。1、 鋼筋混凝土薄壁橋墩：厚度薄。2、 柱式橋墩：由分離的兩根或多根立柱組成，頂部由承臺(tái)將它們聯(lián)成整體。（鉆孔灌注樁）3、 柔性排架墩：?jiǎn)闻呕螂p排的鋼筋混凝土樁與鋼筋混凝土蓋梁連接而成。四、橋墩實(shí)例荷蘭布里爾斯-馬斯橋V型墩：荷蘭鹿特丹以西的馬斯橋，其V型墩造型令人明顯感覺(jué)到荷載自然流暢地通過(guò)V型墩斜腿迅速集中傳至基礎(chǔ)，心理引誘線非常清晰。V型墩在橫

5、橋向分為并列三個(gè)，側(cè)面觀之虛實(shí)相間，空透活潑。 菱形墩造型：圖為巴黎一高速公路跨越塞納河的一座橋梁。橋墩采用菱形柱體造型。每一個(gè)墩柱都有一個(gè)與上部主梁結(jié)構(gòu)相協(xié)調(diào)一致的軸線，完全掩蓋了河道與橋軸線斜交的事實(shí)。日本梅田大橋橋墩造型：日本群馬縣修建的梅田大橋，為三跨連續(xù)剛構(gòu)橋。橋墩上端為雙壁結(jié)構(gòu)，其下形成一體，同時(shí)側(cè)面采用凹入0.8m的墩身截面，形成一種變化有致的墩身造型。 馬拉開(kāi)波橋V型墩-X型墩：圖為委內(nèi)瑞拉馬拉開(kāi)波橋的V型墩和X型墩。因主孔橋面高，采用X型墩避免上口張得過(guò)大，造型輕盈有力，構(gòu)思別出新意。 城市立交橋Y型墩：圖為一座城市大型立交橋，由于橋高跨大，橋下采用高大粗壯的Y型墩，代替以往

6、的雙排墩柱。Y型墩能更好保證橋下各方向凈空，尤其對(duì)斜交叉口。城市高架橋Y型墩：圖為一城市高架橋的Y型墩，隱形蓋梁，斜腿直接支承上部主梁。 V型薄壁墩：圖為哈爾濱市中山立交橋采用的大懸臂V型薄壁墩，造型簡(jiǎn)潔，通視效果好。 隱式蓋梁圓柱墩：柱式墩可設(shè)計(jì)成無(wú)蓋梁 單薄壁墩：無(wú)蓋梁的薄壁墩單側(cè)薄壁式墩：圖為單側(cè)懸臂式墩帽，給人一種獨(dú)特的支承和抬起的力量感受。 不等高Y型墩：該橋是Y型橋墩，根據(jù)上部結(jié)構(gòu)要求，采用兩叉不等高不對(duì)稱造型。剛架橋墩身造型：圖為一座剛架橋橋墩，其上下部結(jié)構(gòu)連接線形流暢協(xié)調(diào)，墩身形體造型富于變化，是一座構(gòu)思很精美的橋梁。 以下是幾個(gè)橋墩造型失敗的例子。重力式分離墩：圖為兩個(gè)分離墩

7、身的重力式墩，支承結(jié)構(gòu)與梁高及跨徑來(lái)比略顯柔弱，有頭重腳輕之感。重力式墩：該橋橋墩由于側(cè)坡較大，給人以橋墩體量笨重之感。 林立的墩柱：圖為我國(guó)宜黃高速公路上的車(chē)荊河大橋，設(shè)計(jì)成4根墩柱，造成橋下墩柱連片林立，視覺(jué)零亂。實(shí)際該橋完全可以采用3根柱，并對(duì)蓋梁和墩柱造型加以適當(dāng)處理，就可以獲得良好效果。日本志知川高架橋林立的墩柱：日本本州四國(guó)聯(lián)絡(luò)線的志知川高架橋是一座21孔18跨徑的空心板梁橋，下部采用四根方柱式橋墩，從橋下側(cè)面一看，全部是林立的墩柱，已經(jīng)沒(méi)有或很少有通透的空間，使人觀之感到雜亂無(wú)章和煩悶不暢。 第二節(jié) 橋臺(tái)一、概述橋臺(tái)主要由臺(tái)帽、臺(tái)身和基礎(chǔ)三部分組成。它的主要作用是承受上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)

8、的荷載，并通過(guò)基礎(chǔ)又將此荷載及本身自重傳遞到地基上。此外它是銜接兩岸接線路堤的構(gòu)造物；既要能擋土護(hù)岸，又要能承受臺(tái)背填土及填土上車(chē)輛荷載所產(chǎn)生的附加側(cè)壓力。橋梁上常用的橋臺(tái)形式大體上可以歸納為兩大類：重力式橋臺(tái)、輕型橋臺(tái)。二、重力式橋臺(tái)這類橋臺(tái)的主要特點(diǎn)是靠自身重量來(lái)平衡外力而保持其穩(wěn)定。它們是由臺(tái)帽、臺(tái)身和基礎(chǔ)三部分組成。由于臺(tái)身是由前墻和兩個(gè)側(cè)墻構(gòu)成的U字形結(jié)構(gòu)，故而得名。U形橋臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，可以用混凝土或片、塊石砌筑。它的主要缺點(diǎn)是橋臺(tái)體積和自重較大，也增加了對(duì)地基的要求。1、 臺(tái)帽：臺(tái)帽的構(gòu)造和尺寸要求與相應(yīng)的墩帽有許多共同之處，不同的是臺(tái)帽頂面只設(shè)單排支座，在另一側(cè)則要砌筑擋住

9、路堤填土的矮墻背墻。2、 臺(tái)身：臺(tái)身由前墻和側(cè)墻組成，結(jié)合成一體，兼有擋土墻的作用。臺(tái)身的寬度通常與路基的寬度相同。兩個(gè)側(cè)墻間宜填以滲水性較好的土，為排除橋臺(tái)前墻后的積水，應(yīng)于側(cè)墻間在略高于高水位平面上鋪一層向路堤方向設(shè)有斜坡的夯實(shí)粘土作為不透水層，并在粘土層上再鋪一層碎石，將積水引向設(shè)于臺(tái)后橫穿路堤的盲溝內(nèi)。錐坡下緣與前墻下緣相齊。錐坡坡度一般由縱向1:1逐漸變至橫向?yàn)?:1.5，以便和路堤邊坡一致。其平面形狀為1/4橢圓。錐坡用土夯實(shí)而成，其表面用片石砌筑。側(cè)墻尾端應(yīng)有不小于75cm的長(zhǎng)度伸入路堤內(nèi)，保證與路堤有良好的銜接。3、 基礎(chǔ)：基礎(chǔ)是介于臺(tái)身與地基之間的傳力結(jié)構(gòu)。它的平面尺寸比臺(tái)身

10、底截面尺寸略大，四周每邊放大0.250.75cm?？梢允菃螌樱?至3層臺(tái)階式。三、輕型橋臺(tái)輕型橋臺(tái)力求體積輕巧、自重要小，它借助結(jié)構(gòu)物的整體剛度和材料強(qiáng)度承受外力，從而可節(jié)省材料，并為在軟土地基上修建橋臺(tái)開(kāi)辟了經(jīng)濟(jì)可行的途徑。1、 設(shè)有支撐梁的輕型橋臺(tái)：它的特點(diǎn)是，臺(tái)身為直立的薄壁墻，臺(tái)身兩側(cè)有翼墻（分為一字形、八字形、耳墻式輕型橋臺(tái)）。在兩橋臺(tái)下部設(shè)置鋼筋混凝土支撐梁，以防止橋臺(tái)的傾斜滑移。2、 埋置式橋臺(tái)：是將臺(tái)身埋在錐形護(hù)坡中，只露出臺(tái)帽在外以安置支座及上部構(gòu)造。這樣，橋臺(tái)所受土壓力大為減少，橋臺(tái)體積也相應(yīng)減少。不需要側(cè)墻，只附有短小的鋼筋混凝土耳墻。埋置式橋臺(tái)的共同缺點(diǎn)是護(hù)坡伸入到橋

11、孔，會(huì)壓縮河道；或?yàn)椴粔嚎s河道，則增加了橋長(zhǎng)。3、 鋼筋混凝土薄壁橋臺(tái)：前墻+薄壁側(cè)墻+扶壁墻（間距：2.53.5m），分為U形或八字形。4、 加筋土橋臺(tái)：臺(tái)帽+臺(tái)身（豎向面板+拉桿+錨定板）+填料。其工作原理是：豎向面板后填料的主動(dòng)土壓力作用到面板，再通過(guò)拉桿將該力傳遞給錨定板，而錨定板則依靠板前土體產(chǎn)生的抗拔力來(lái)平衡拉桿拉力，使整個(gè)結(jié)構(gòu)處于穩(wěn)定狀態(tài)。小 結(jié)橋梁墩（臺(tái)）主要由墩（臺(tái)）帽、墩（臺(tái)）身和基礎(chǔ)三部分組成。它們的主要作用是承受上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的荷載，并通過(guò)基礎(chǔ)又將此荷載及本身自重傳遞到地基上。此外橋墩還承受流水壓力、風(fēng)力以及可能出現(xiàn)的冰荷載、船只或漂流物的撞擊力。橋臺(tái)是銜接兩岸接線路堤的構(gòu)造物；既要能擋土護(hù)岸，又要能承受臺(tái)背填土及填土上車(chē)輛荷載所產(chǎn)生的附加側(cè)壓力。橋梁上常用的墩（臺(tái)）形式大體上可以歸納為兩大類：重力式墩（臺(tái)）、輕型墩（臺(tái)）。重力式墩、臺(tái)的主要特點(diǎn)是靠自身重量來(lái)平衡外力而保持其穩(wěn)定。因此墩、臺(tái)身比較厚實(shí)，可以不用鋼筋，而用天然石材或片石混凝土砌筑。它適用于地基良好的大中型橋梁