【土木建筑】第7章 梁桥桥墩 (NXPowerLite).ppt
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1、本章主要内容 7.1 桥墩类型及适用条件 7.2 桥墩构造与尺寸拟定 7.3 桥墩计算 7.4 铁路桥墩计算示例,第7章 梁桥桥墩,上部结构 下部结构: 桥墩、台及基础,梁式桥,桥墩的作用:支承上部、传递上部及自身荷载至地基 桥墩承受作用力:上部传来荷载、墩身风力、流水、 冰压力、船筏撞击力等 桥墩设计要求:强度、刚度、稳定性,7.1 桥墩类型及适用条件,桥墩型式:取决于桥上线路或道路条件、桥下水流速度、水深、水流方向与桥梁中轴线的夹角、通航及桥下漂流物、基底土壤的承载能力、梁部结构及施工方法等情况。 一般分类: 重力式实体墩、空心墩、柱式墩、轻型墩、拼装式墩。,7.1 桥墩类型及适用条件,桥
2、墩型式:取决于桥上及桥下总的情况 一般分类: 重力式实体墩、 空心墩、 柱式墩、 轻型墩、 拼装式墩,一、重力式实体墩 靠自重平衡外力保证桥墩的稳定; 适用于地基良好或桥下有通航、流冰等漂流物大、中、小桥梁。 建材:多用混凝土及石; 尺寸:较大,外形粗壮,其自重和阻水面积也较大; 应用:很少用于城市 分类:按截面形式分为:矩形、圆形、圆端形,(一)矩形 桥墩截面为矩形。 优点:节省圬工、模板简单、易施工; 缺点:对水流阻力特别大,易遭冲刷; 适用:无水、静水、靠近岸边水流流速小;山区跨谷桥、旱桥,(二)圆形 优点:不受水流流向条件限制; 缺点:不便纵、横向分别处理,增大了阻 水面积, 不宜石砌
3、。 适用:流向不稳,或水流与桥法向夹角 大于15度。,(三)圆端形 桥墩截面中间为矩形,两端各加一个半圆,能使水流顺畅地通过桥孔,减小冲刷和流水压力。具有矩、圆形的优点。 一般应用于斜交角小于15度水中墩。 是一种常用的桥墩形式。,二、空心墩 1、高墩时,重力墩有如下缺点: 圬工量大、自重大而相应地对地基承载力要求高;地震时惯性力较大。 此时设计中可采用空心墩。 混凝土空心墩可节省2030的圬工,钢筋混凝土空心墩可节省50的圬工。,2、空心墩截面形式 圆形空心,双圆孔空心,圆端形空心,圆端形中间设纵隔板,矩形空心,矩形中设隔板。,3、适用条件 墩壁较薄,一般有船筏、漂流物、冰压力的河上不宜采用
4、,可下实体上空心。 圆形空心截面最好,可不设隔板,施工最方便,宜优先选用 当横向尺寸很宽,横向水平力大时,如双线铁路、公路、弯道桥等,可考虑圆端形或矩形带纵隔板。 方形温度应力较大。 4、立面 直坡:用于墩身不高或某些特殊需要的桥上。 斜坡:使用各种条件下的桥墩,受力合理,施工方便。,三、柱式桥墩 1 应用 广泛用于城市、 公路及中小跨铁路旱桥 即可减重量,又较美观, 2 型式 单柱式、多柱式、哑铃式、混合柱式等 组成 盖梁、墩柱及基础 截面型式 圆形和矩形为主,单柱式: 有水:水流急弯,流向不定或斜交角大于15 无水: 城市弯桥中间墩、天桥 双柱式(多柱式): 斜交角小于15或仅有小漂流物。
5、 城市宽桥 哑铃式: 漂流物大,防止卡在柱中间,可在双柱间加隔墙(4060cm)。 混合式: 墩身较高时,下部实体,上部双柱。,四、轻型桥墩 1 型式: 薄壁矩形,薄壁圆端形实体截面,其它如V形、X形、Y形、倒梯形等 2 适用: 小跨、低墩、三孔以下(全长不大于20m)的公路桥。 3 特点: 不要求重力墩那样的稳定性。 美观可节约材料。,五、拼装式墩 整个桥墩是由部分预制构件现场组拼而成。 优点:提高质量、缩短工期、减轻劳动强度。 适用:同类量大的中小跨桥。,7.2 桥墩构造与尺寸拟定,一、重力式实体桥墩 (一)顶帽尺寸的拟定 顶帽作用:桥墩顶的传力部分,它通过支座承托着上部结构,并将墩两侧桥
6、跨上的荷载传到墩身上,再由墩身传给地基。要求强度高,C20以上。 尺寸要求:满足摆放支座、架梁、更换支座,及对墩身尺寸的影响,材料的选用。,1铁路桥墩顶帽 构造特点 一般为矩形、圆端形,上设支承垫石; 为了把支座反力均匀地传给墩身,其厚度40cm,混凝土等级C20,一般配筋; 单线铁路、等跨L16m的钢筋混凝土梁的实体墩台顶帽有下列情况之一者,可以不设置钢筋: 无支座的墩台顶帽; 在雨水极少且不受冻害影响的地区,用整体灌注的混凝土墩台,要求顶帽厚度60cm。 支承垫石配钢筋网; 顶面设不小于3的排水坡,垫石顶高出排水坡上棱; 设挑出墩身1020cm的飞檐。,直线上顶帽尺寸 纵向: 横向:B4m
7、(L5m(8m6m(L20m) a 支座板纵向尺寸 w 支座板横向尺寸 b 支座板至垫石边缘 c 垫石边至顶帽边 f 支座板中心距,支座板纵横向尺寸 考虑;局部承压计算 支座板至垫石边缘 b1520cm 考虑:提高局部承压,施工误差,预留锚栓孔 垫石边至顶帽边c15、25、40cm(L:8,820,20) 考虑:架梁或养护时安放移梁顶梁设备 支座板中心距 f=2e+e0 考虑:梁端距支座中心距,梁缝,曲线上墩帽: 平面尺寸大 原因:由于直梁曲线布置,梁缝内窄外宽,而内侧梁缝与直线同。梁端与墩横向中心线不平行。 垫石平面形状:可做成梯形,为简化施工可做成矩形。,横向预偏心: 定义: 支座布置偏向
8、曲线内侧,使梁中心对桥墩中心线有一预偏心d 原因: 墩承受横向水平离心力P。预偏心后,支反力R产生向曲线内侧的偏心弯矩,以抵消一部分由离心力所产生的向曲线外侧的弯矩。,纵向偏心: 定义: 支座在纵向上对墩中心线不对称布置 原因: 相邻桥跨不等时,支座反力不同,为减小垂直力和力的偏心距 墩帽构造措施: 为适应两相邻跨不同的建筑高度,可采取两种: a支承垫石不等高 b顶帽布置在不同高程上,顶帽尺寸的其他要求: 墩身顶宽的要求 安装上部结构的要求 安装抗震设施的要求,2公路桥墩 拟定原理:同铁路桥墩,唯具体尺寸大小不同。 顶帽厚度:大跨40cm,中小跨30cm;排水坡10%。飞檐为510cm,做成沟
9、槽形排水。 规定局部最小尺寸(100120cm)目的: 避免支座过分靠近墩身侧面边缘而导致应力集中; 提高局部承压强度; 考虑施工误差及留栓孔。,(二)托盘尺寸 托盘作用:顶帽尺寸横向多由施工及维修决定,墩身则决定于受力的大小,尺寸小于顶帽,故顶帽下设托盘过渡。称为托盘式顶帽。 托盘尺寸: 据实验及使用经验: 缩颈处宽B1墩中心至支座板外缘间距b1; 缩颈处设构造筋。,(三)墩身尺寸拟定 两个方向一般均做成斜坡,一般为20:130:1,具体由以下计算决定: 截面偏心、截面应力、墩整体稳定性、墩顶位移 等多方面试算确定。 高度不大的可做成直坡。墩高很高的也可分阶段做成台阶状的。 材料一般采用C2
10、0片石混凝土或C10水泥砂浆砌片石或块石。 公路墩身的顶宽:小跨度80cm; 中等跨度120cm,二、空心桥墩 分类:混凝土空心墩及钢筋混凝土空心墩,前者需设置护面钢筋。 组成:顶帽、实体过渡段(顶帽下,基础上),空心墩身。 (一)实体过渡段 实体段与墩壁连接处应力分布比较复杂。试验表明,顶厚1m时,在顶帽下D/2处应力才均匀分布于壁上。固端干扰力矩使墩壁应力增大4076。帽下实体为3m时,连接处仍有应力集中现象,但应力较小。 铁路桥规:“宜设过渡段,连接处增设补充钢筋或设牛腿”。 实体段合理厚度尚难具体确定,一般采用35m,考虑墩高、梁跨、壁厚、内孔比率等。,(二)空心墩的壁厚与隔板 * 铁
11、路桥规:钢筋混凝土0.3m,素混凝土0.5m(宜设护面钢筋)。实际应以计算确定。 * 薄壁钢筋用量多,施工难度大。实际中多用厚壁。 * 薄壁中温度、日照、收缩等引起的结构内力较复杂。 * 隔板为增强整体稳定和局部稳定,增强桥墩的抗扭、抗震能力。但模型试验和理论计算中未能确定隔板对稳定和强度明显作用。 * 关于隔板设置与否尚待研究。有隔板增加施工难度。目前一般仍采用隔板。 * 当壁厚t(1/101/15)b时,一般可不设隔板。,(三)通风孔与进人洞 通风孔: 调节内外温差,减少施工中混凝土水化热对墩内温度的影响。 圆形通风孔对墩壁应力分布较好,直径不宜小于20cm,隔35m交错设置。 离地面宜高
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