橋梁工程之墩臺和基礎的分類與構(gòu)造

橋梁工程之墩臺和基礎的分類與構(gòu)造第一節(jié)橋梁墩臺和基礎的作用橋梁的下部結(jié)構(gòu)——橋墩、橋臺和基礎。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——居于全橋的兩端,它的前端支承著橋跨,后端與路基銜接,支擋臺后路基填土并把橋跨與路基連接起來。橋墩、橋臺的結(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、制動力以及作用于橋跨上和列車上的風力等。墩、臺自重N2

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

。所以就墩、臺的整體來說,它屬于偏心受壓結(jié)構(gòu)。橋墩、臺組成—1.墩臺頂帽橋墩、臺一般由頂帽、墩臺身和基礎三部分組成。橋墩、臺組成—1.墩臺頂帽墩臺頂帽有兩個主要作用。1).把橋梁支座傳來的相當大的較為集中的力,較分散而均勻地傳給墩臺身。因此要求頂帽具有一定的厚度;較高的強度建筑材料;支承墊石應強度更高的;（劈裂、錨(螺)栓松動;再加上雨水、冰雪等自然力)橋墩、臺組成—1.墩臺頂帽2).為施工架梁和養(yǎng)護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、頂帽托梁等結(jié)構(gòu)。橋墩、臺組成—2.墩臺身墩臺身:支承橋跨的主體結(jié)構(gòu),且自身直接承受多種外力;所以應具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。簡單的流線形截面:使流水順暢,減少阻水作用矩形截面,便于施工:無水谷架橋或其他旱橋橋梁破冰棱和橋墩防船撞設施

對于受冰壓力影響的橋墩,還應考慮設置破冰棱橋墩防船撞設施破冰棱橋墩、臺組成—3.錐體護坡為了加強橋臺與路基的連接,橋臺兩側(cè)一般設有錐體填土。臺尾上部還應嵌入路基內(nèi)一定長度d′;臺身高度和長度d取決于橋頭路基和錐體填土的高度。橋墩、臺組成—3.錐體護坡和基礎因錐體填土易受流水沖刷：坡面應鋪砌防護;避免錐體填土侵占橋下的過水面積,通常不使錐體坡腳伸出橋臺前沿。基礎的作用:將墩臺承受的荷載及墩臺的自重安全可靠地傳到地基上。第二節(jié)橋梁墩墩臺的類型與構(gòu)構(gòu)造橋梁墩臺的類型型很多,大體可分為1.重力式墩臺2.輕型墩臺一、重力式墩臺臺(一)重力式墩臺的的特點截面尺寸較大大：混凝土、、砌石等圬工工材料。優(yōu)點：堅固耐用，施施工方便，養(yǎng)養(yǎng)護工作量小小對抵抗船筏，，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：工程量大，自自重大，使地地基壓力增加加。墩身尺寸大，，相應增加了了基礎的工程程數(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。但外形簡單單,施工方便,圬工數(shù)量較省省。一般用于無水水的旱橋、棧棧橋和水流較較小的跨谷橋橋。高橋墩高出設設計頻率水位位的部分,因無水流的作作用,也采用矩形截截面。重力式橋墩—2).圓端形橋墩圓端形橋墩對對水流阻礙較小小,可減少對橋墩墩周圍河床的的局部沖刷,但施工稍為復雜雜。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).圓形橋墩圓形截面在各方向都能適適應水流,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,當橋墩較高時時,其圬工數(shù)量較圓圓端形為省;但對曲線上橋梁,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。迎迎水端應采取取特殊的加固固措施。(三)重力式橋臺的的種類重力式橋臺按按其截面形狀狀主要有：矩形橋臺、U形橋臺、T形橋臺、耳墻式橋臺、矩形埋式及十十字形埋式橋橋臺等多種。1.矩形橋臺與U形橋臺矩形橋臺：造形簡單、整整體性好,對抗震有利。但臺身較高高時,圬工用量大,不經(jīng)濟。U形橋臺：減少少圬工數(shù)量,中空部分用土料填實?？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,并應有良好的的排水設施。。一般用于填土高高H≤4m的小跨橋梁。2.T形橋臺在鐵路橋中使用用較多,適用高度H為4～12m。T形橋臺的縱向長長度: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前前緣的條件確定的。。當填土較高時,臺長因而加長,圬工數(shù)量增大,故有時將錐體適適當伸入臺前一一部分。2.T形橋臺為減少圬工量改改造：帶洞的形式,工字形。3.埋式橋臺埋式橋臺：部分分臺身埋在錐體體護坡之中,對較高橋臺可減減少臺長,故對跨谷高橋甚甚為有利。占據(jù)了橋孔一部部分空間,對有水橋梁將縮縮小過水面積,應綜合權(quán)衡“減減小臺長”與““增大孔跨”二二者的利弊。矩形埋式橋臺結(jié)結(jié)構(gòu)簡單,宜于混凝土施工工;十字形埋式臺寬寬變化,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.耳墻式橋臺耳墻式橋臺：用用兩片鋼筋混凝土土耳墻代替臺尾一部分分實體圬工與路路堤相連。縮短實體臺身長長度，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長。二、輕型墩臺(一)輕型橋墩當?shù)鼗临|(zhì)條件件較差時,為了減輕地基的負擔擔,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以上時可用鋼筋混凝土空心心墩,節(jié)省圬工可達50%。近年來滑動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：構(gòu)造簡簡單,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,其基礎可為樁樁基或其它類類型的基礎。。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),個別的采用多多層剛架可達達40m以上。3.柔性墩柔性墩是改變變橋梁的受力力體系,使墩臺由單獨獨承受某種荷荷載變?yōu)榕c其其它墩臺和梁梁組成共同的的受力體系,以達到輕型化化的目的。將若干個稱為為柔性墩的小小截面橋墩和和一個稱剛性性墩(臺)通過橋跨結(jié)構(gòu)構(gòu)用固定支座連接起來，從從而使每個柔柔性墩頂增加加一個水平約約束。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)輕型橋臺鐵路上已采用用的輕型橋臺臺主要有：1.樁柱式橋臺；；2.錨定板式橋臺臺。(二)輕型橋臺—1.樁柱式橋臺樁柱式橋臺的的樁柱既是基礎礎也是臺身。臺頂部分由帽梁、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—2.錨定板橋臺錨定板橋臺是設設置由擋墻、拉桿和錨定板組成的錨定結(jié)構(gòu)構(gòu)來承受土壓力力,以達到本身輕型型化的一種橋臺臺。墻后土體的側(cè)壓壓力通過墻傳至至拉桿,拉桿的力由土體體抗剪強度對錨錨定板所產(chǎn)生的的抗拔力來平衡衡。有兩種形式：1)分開式；2)整體式。(二)輕型橋臺—2.錨定板橋臺1)分開式：臺身與錨定結(jié)構(gòu)構(gòu)分開,土壓力全部由錨錨定結(jié)構(gòu)承受,臺身僅受橋跨傳傳來的豎向壓力力和水平力,相當于一個橋墩墩的作用。特點：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)整體式錨定板橋臺的另另一種形式是將將臺身和擋墻合合為一體。特點：它的構(gòu)構(gòu)造簡單,施工方便,材料也較省,但臺頂位移尚難難以較精確地計計算第三節(jié)基礎的的類型與適用條條件基礎是指墩臺與與地基連接的部部分,叫墩臺基礎或叫叫橋梁基礎?；A是橋梁的重重要組成部分,它既是橋梁的要要害部位,又是施工的難點點和關(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、沉井井基礎、樁基礎礎、管柱基礎及及其它類型的基基礎。一、明挖基礎一般指采用敞坑坑放坡開挖基坑坑,然后砌筑圬工的的擴大基礎;深度：其基底埋深多在在5m以內(nèi)。近年來采采用噴射或灌注注混凝土護壁豎豎直開挖深度可可達10m以上。適用范圍：明挖基礎施工中中的防水和排水水工作較為困難難,故一般只宜于無無水、少水或淺淺水河流且無涌涌沙現(xiàn)象的基礎礎工程噴射混凝土護壁壁-安裝鋼筋網(wǎng)噴射混凝土護壁壁-噴射混凝土二、沉井基礎a).在墩臺位置灌好好的開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身身。二、沉沉井基基礎由于井井壁有有防水水、擋擋土作作用,施工時時無需需另設設護壁壁支撐撐,施工機機具亦亦較簡簡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挖挖的漂漂石層層或傾傾斜巖巖層。。若遇深深水時時可改改用浮浮運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吸泥下下沉三、樁樁基礎礎當基底底須埋埋入土土層很很深時時,可采用用樁基基礎。。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臺,使基樁樁與承承臺形形成整整體結(jié)結(jié)構(gòu)；；3.然后在在承臺臺上砌砌筑墩墩臺身身。優(yōu)點：：既可將將荷載載傳至至土層層深處處,又可減少基基坑開開挖量量和實體基基礎的的圬工工量。因而而樁基基礎是是一種種常用用的深深基礎礎.三、樁樁基礎礎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制制,施工機機具設設備較較為復復雜,施工技技術(shù)要要求較較高,當土層層中夾夾有大大量碎碎石、、卵石石或其其它障障礙時時,打入困困難。。近年年來打打入樁樁逐漸漸被鉆鉆(挖)孔樁所所取代代。鉆(挖)孔樁所需機機具設設備比比較簡簡單,并可用用于各各類土土層和和巖層層。四、管管柱基基礎管柱基礎是一種新新型的基礎結(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,需用大型振動打樁樁機方能穿入土層層。因為管柱可以穿越越各種土質(zhì)覆蓋層層或溶洞,支承于較密實的土土上或基巖面