橋梁墩臺的設(shè)計、構(gòu)造及計算內(nèi)容提要橋梁墩臺的設(shè)計和構(gòu)造橋梁墩臺的計算橋梁墩臺的設(shè)計、構(gòu)造及計算內(nèi)容提要橋梁墩臺的設(shè)計構(gòu)造及計算課件第一章墩臺設(shè)計與構(gòu)造第一章墩臺設(shè)計與構(gòu)造第一節(jié)概述功能橋墩橋臺多跨橋梁的中間支承結(jié)構(gòu)橋端支承結(jié)構(gòu)，銜接線路，擋土護岸組成墩臺帽墩臺身基礎(chǔ)承受荷載地震力風(fēng)力流水壓力等豎向力水平力彎矩上部結(jié)構(gòu)第一節(jié)概述功能橋墩橋臺多跨橋梁的中間支承結(jié)構(gòu)橋端支承結(jié)構(gòu)第二節(jié)橋墩的類型與構(gòu)造按受力剛性墩按構(gòu)造實體墩空心墩柱式墩按截面圓端形尖端形等矩形圓形1、橋墩的類型柔性墩框架墩等第二節(jié)橋墩的類型與構(gòu)造按受力剛性墩按構(gòu)造實體墩空心墩柱式橋梁墩臺的設(shè)計構(gòu)造及計算課件橋梁墩臺的設(shè)計構(gòu)造及計算課件橋梁墩臺的設(shè)計構(gòu)造及計算課件2、橋墩的構(gòu)造（1）實體橋墩

實體橋墩可分為實體重力式橋墩和實體輕型橋墩。①重力式橋墩材料：實體圬工材料優(yōu)點：靠自身重量平衡外力，保證其強度和穩(wěn)定自身剛度大，具有較強的防撞能力缺點：阻水面積大適用范圍：適合建于承載力較高、覆蓋層較薄、基巖埋深較淺的地基上2、橋墩的構(gòu)造②輕型橋墩（或薄壁橋墩）材料：可用混凝土、漿砌塊石或鋼筋混凝土材料優(yōu)點：顯著減少了圬工體積缺點：抗沖擊力、防撞能力較差適用范圍：不宜用在流速大并夾有大量泥沙的河流或可能有船舶、冰、漂流物撞擊的河流中；一般用于中小跨徑橋梁上墩帽直接支承橋跨結(jié)構(gòu)，應(yīng)力較集中，因此對大跨徑的重力式橋墩墩帽混凝土一般≥C20，厚度一般≥0.4m，中小跨梁橋也應(yīng)≥0.3m，并設(shè)有50～100mm的檐口。

墩身是橋墩主體，其頂寬：小跨徑橋重力式墩墩身宜≥80cm，輕型墩墩身宜≥60cm；中跨徑橋宜≥100cm。②輕型橋墩（或薄壁橋墩）橋梁墩臺的設(shè)計構(gòu)造及計算課件橋梁墩臺的設(shè)計構(gòu)造及計算課件（2）空心橋墩

在一些高大的橋墩中，為了減少圬工體積，節(jié)約材料，或為了減少自重，降低地基的承壓應(yīng)力，可將墩身內(nèi)部作為空腔體、即所謂空心橋墩。它介于重力式橋墩和輕型橋墩之間。構(gòu)造要求：①墩身最小壁厚

對砼≥50cm，對鋼砼≥30cm②墩身縱橫隔板

應(yīng)設(shè)置橫（或縱橫）隔板，加強墩

身局部穩(wěn)定和抗撞能力③檢查設(shè)施

設(shè)置進入洞或檢查設(shè)備④通風(fēng)孔泄水孔

墩身周圍設(shè)置直徑為20～30cm的通風(fēng)孔或泄水孔，以調(diào)節(jié)壁內(nèi)外溫差和平衡水壓力（2）空心橋墩裝配式預(yù)應(yīng)力砼橋墩構(gòu)造裝（3）柱式（樁柱式）橋墩結(jié)構(gòu)：分離的兩根或多根立柱（或樁柱）組成：承臺、柱式墩身和蓋梁（如圖）分類：單柱式、雙柱式、啞鈴式、混合雙柱式優(yōu)點：外型美觀，圬工體積少，施工方便缺點：因柱間空間局限，易阻滯漂浮物適用范圍：橋梁寬度較大的城市橋梁和立交橋；多在淺基礎(chǔ)或高樁承臺上采用構(gòu)造要點：立柱一般采用C30～C40混凝土，橫截面尺寸0.6～1.5m，高度較大時設(shè)橫系梁；蓋梁跨高比小于5時，剪力較大，其混凝土強度等級應(yīng)≥C25（3）柱式（樁柱式）橋墩橋梁墩臺的設(shè)計構(gòu)造及計算課件雙柱式方形墩雙柱式方形墩雙柱式圓形墩雙柱式圓形墩（4）柔性排架樁墩結(jié)構(gòu)組成：單排或雙排鋼砼樁與鋼砼蓋梁組成分類：單排樁、雙排樁、薄壁式特點：將上部結(jié)構(gòu)傳來的水平力傳遞到全橋各柔性墩臺或相鄰剛性墩臺上，減少單個柔性墩所受水平力，從而減小樁墩截面缺點：墩頂可能產(chǎn)生過大的位移適用范圍：一般用于50～80m橋長布置要點：橋長超過50～80m時，需設(shè)置滑動支座或設(shè)置剛度較大的溫度墩；孔數(shù)較多時宜將橋跨分成若干聯(lián)（兩活動支座間或剛性臺與第一個活動支座間稱為一聯(lián)）

（4）柔性排架樁墩橋梁墩臺的設(shè)計構(gòu)造及計算課件黃石長江大橋薄壁墩構(gòu)造黃石長江大橋薄壁墩構(gòu)造

黃石長江大橋四個江中墩采用雙薄壁墩。左、右壁中心距為10.5m，墩身為3×10m矩形斷面（如圖）。鋼筋混凝土雙壁墩的采用既可減小橋墩的抗推剛度，又可減小主梁支點負彎矩，同時增加了橋梁美觀。黃石長江大橋（五孔連續(xù)剛構(gòu)橋）黃石長江大橋黃石長江大橋（5）框架墩結(jié)構(gòu)：采用鋼砼或預(yù)應(yīng)力砼等壓撓和撓曲構(gòu)件組成平面框架代替墩身分類：縱、橫向V形、X形、Y形、倒梯形等特點：輕巧美觀；同時提高橋梁的跨越能力，縮短主梁的跨徑，降低梁高

（5）框架墩X型橋墩X型橋墩某開合橋V型橋墩某開合橋我國首例鐵路V形橋墩轉(zhuǎn)體架梁我國首例鐵路V3、橋墩防撞

流冰對橋墩的危害主要表現(xiàn)在大面積流冰對橋墩的撞擊和大面積流冰堆積現(xiàn)象以及流冰對橋墩的磨損。對此，在中等以上流冰河道（冰厚大于0.5m，流水速度1m/s左右）及有大量漂流物的河道，應(yīng)在迎水方向設(shè)置破冰棱體（如圖）。

航運繁忙的河道，船只往往因突發(fā)原因引起航行失控，或因能見度低造成船墩相撞。橋墩在設(shè)計中不但要有一定抵抗船舶沖擊的能力，還要考慮采用緩沖裝置和保護系統(tǒng)，預(yù)防或改變船只沖擊荷載的方向或減少對橋墩的沖擊荷載。3、橋墩防撞墩身平面形狀與破冰棱體墩第三節(jié)橋臺的類型與構(gòu)造橋臺重力式橋臺輕型橋臺框架式橋臺八字式和一字式橋臺埋式橋臺U形橋臺1、橋臺的類型組合式橋臺承拉式橋臺薄壁輕型橋臺支承梁型橋臺第三節(jié)橋臺的類型與構(gòu)造橋臺重力式橋臺輕型橋臺框架式橋臺八2、橋臺的構(gòu)造（1）重力式橋臺

重力式橋臺主要靠自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，并采用就地澆筑的方法施工。①U形橋臺結(jié)構(gòu)特點：由前墻和兩側(cè)墻構(gòu)成U形優(yōu)點：構(gòu)造簡單；基底承壓面大，應(yīng)力較小缺點：圬工體積大；臺內(nèi)填土易積水，凍脹后使橋臺結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫適用范圍：8～10m填土高度的中等跨徑橋梁2、橋臺的構(gòu)造（1）重力式橋臺②

埋置式橋臺結(jié)構(gòu)特點：臺身埋置于臺前溜坡內(nèi)，不需另設(shè)翼墻，僅由臺帽兩端的耳墻與路堤銜接優(yōu)點：圬工數(shù)量較省，自重較小缺點：溜坡伸入橋孔壓縮了河道，有時需要增加橋長適用范圍：適用于橋頭為淺灘、溜坡受沖刷較

小、填土高度在10m以下的中等跨徑的

多跨橋中使用③八字式和一字式橋臺

臺身兩側(cè)為獨立翼墻，一般將臺身與翼墻分開，其間設(shè)變形縫。適用于河岸穩(wěn)定的低橋臺。②埋置式橋臺橋梁墩臺的設(shè)計構(gòu)造及計算課件橋梁墩臺的設(shè)計構(gòu)造及計算課件橋梁墩臺的設(shè)計構(gòu)造及計算課件（2）輕型橋臺

鋼砼輕型橋臺，其構(gòu)造特點是利用鋼砼結(jié)構(gòu)的抗彎能力來減少圬工體積而使橋臺輕型化。①薄壁輕型橋臺②

支承梁型橋臺（略）（2）輕型橋臺②支承梁型橋臺（略）（3）框架式橋臺（3）框架式橋臺（4）組合式橋臺（4）組合式橋臺（5）承拉式橋臺（5）承拉式橋臺第二章橋梁墩臺的計算第一節(jié)墩臺作用及其效應(yīng)組合1、墩臺計算中的作用（1）永久作用恒載支承反力包括上部結(jié)構(gòu)砼收縮、徐變影響墩臺自重包括基礎(chǔ)襟邊上的土重及其側(cè)壓力預(yù)應(yīng)力如對裝配式壓應(yīng)力空心墩所施加的預(yù)應(yīng)力基礎(chǔ)變位影響變位對超靜定結(jié)構(gòu)引起的附加內(nèi)力水的浮力對于透水性地基，穩(wěn)定驗算時計算水的不利浮力，應(yīng)力驗算時考慮水的有利浮力第二章橋梁墩臺的計算第一節(jié)墩臺作用及其效應(yīng)組合1（2）可變作用（橋臺不計風(fēng)力、流水壓力、冰壓力）汽車荷載包括汽車沖擊力（對重力式墩臺應(yīng)計入沖

擊力）、離心力、制動力、土側(cè)壓力人群荷載風(fēng)力、流水壓力、冰壓力橋臺不計此項溫度應(yīng)力溫度變化對超靜定結(jié)構(gòu)引起的附加內(nèi)力支座摩阻力（3）偶然作用（橋臺只考慮地震力）地震力橋臺只考慮此項船只或漂浮物撞擊力施工荷載涌潮等間歇性荷載某些特殊河道出現(xiàn)涌潮現(xiàn)象（2）可變作用（橋臺不計風(fēng)力、流水壓力、冰壓力）2、荷載計算包括恒載和水的浮力、側(cè)向土壓力、汽車荷載沖擊力、汽車荷載制動力、流水壓力、冰壓力、般只或漂浮物的撞擊力、地震力。（1）恒載和水的浮力橋梁上部結(jié)構(gòu)恒載傳至墩臺的計算值，由橋梁支座反力計算確定。對于墩臺在水下和土中部分自重的計算方法，要根據(jù)地基土性質(zhì)加以考慮。

公路橋梁設(shè)計規(guī)范中，在考慮水的浮力時，對不同的土質(zhì)和不同的計算內(nèi)容作了不同的規(guī)定：①位于透水性地基上的墩臺，在驗算穩(wěn)定時，應(yīng)采用設(shè)計高水位的浮力；在驗算地基應(yīng)力時，2、荷載計算僅考慮低水位時的浮力，或不考慮水的浮力。②基礎(chǔ)嵌入不透水性地基的墩臺，可不考慮水的浮力。③當?shù)鼗欠裢杆炊〞r，按透水與不透水，以最不利荷載組合計算。關(guān)于自由水與結(jié)合水對浮力的影響砂性土：孔隙水多為自由水，可按有浮力考慮粘性土：孔隙水中既有自由水又有結(jié)合水含水量接近或超過液限，應(yīng)考慮浮力含水量小于塑限時，不考慮浮力含水量介于液限與塑限之間，按不利情況考慮僅考慮低水位時的浮力，或不考慮水的浮力。（2）土的重力及側(cè)向土壓力

一般橋臺和擋土墻考慮主動土壓力，臺前和墻前可考慮靜土壓力。①靜土壓力標準值ej——高度h處靜土壓力強度；ξ——壓實土的靜土壓力系數(shù)；γ——土的重力密度；φ——土的內(nèi)摩擦角；h——填土頂面至任一點高度；H——填土頂面至基底高度；Ej——高度范圍內(nèi)單位寬度的靜土壓力標準值。（2）土的重力及側(cè)向土壓力ej——高度h處靜土壓力強度；②主動土壓力標準值a土層特性無變化且無汽車荷載時E——主動土壓力標準值；

γ——土的重力密度；B——臺的計算寬度或擋土墻的計算長度；H——計算土層高度；β——填土表面與水平面的夾角。主動土壓力的著力點自計算土層地面算起，C=H/3。②主動土壓力標準值E——主動土壓力標準值；β——填土表面與b土層特性無變化但有汽車荷載，在β=0°時按下式計算h——汽車荷載的等代均布土層厚度。土壓力著力點自計算土層地面算起：c當β=0°時，破壞棱體破裂面與豎直線間的夾角θ的正切值可按下式計算式中b土層特性無變化但有汽車荷載，在β=0°時按下式計算h—③樁柱式橋臺土壓力的計算寬度公路橋涵設(shè)計規(guī)范規(guī)定：當樁柱間凈距l(xiāng)i不大于樁柱直徑

D

或?qū)挾葧r，不考慮樁柱間空隙的折減，作用在每根樁柱上的土壓力計算寬度

b

按下式計算：當樁柱間凈距

li大于樁柱直徑D

或?qū)挾葧r：若

D≤1m若

D>1m③樁柱式橋臺土壓力的計算寬度當樁柱間凈距l(xiāng)i大于（3）汽車荷載沖擊力

鋼筋混凝土樁柱式墩臺，以及其它輕型墩臺，在計算汽車荷載時應(yīng)計入沖擊力。因?qū)儆诰植考虞d，故沖擊系數(shù)取1.3。（4）汽車荷載制動力

汽車荷載的制動力是橋梁墩臺承受的主要縱向水平力之一。制動力可按公路橋涵設(shè)計規(guī)范中有關(guān)規(guī)定計算。在計算梁式橋墩臺時，制動力可移至支座中心（鉸或滾軸中心）或滑動支座、橡膠支座、擺動支座的底座面上。（3）汽車荷載沖擊力（5）流水壓力

作用在橋墩上的流水壓力，可按公路橋涵設(shè)計規(guī)范中有關(guān)規(guī)定計算。流水壓力的合力作用點，假定在設(shè)計水位以下1/3水深處，即假定河底的流速為零，作用力的分布呈倒三角形。位于涌潮河段的橋墩臺，應(yīng)考慮因涌潮潮差產(chǎn)生的水壓力和涌潮對橋墩的拍擊力。由于涌潮現(xiàn)象機理十分復(fù)雜，在設(shè)計計算前須對涌潮在橋位出現(xiàn)的規(guī)律及對結(jié)構(gòu)物的作用力大小和計算圖式進行研究分析。（5）流水壓力（6）冰壓力

嚴寒地區(qū)位于有冰棱河流或水庫中的橋梁墩臺，應(yīng)根據(jù)當?shù)乇獾木唧w情況及墩臺形狀計算冰壓力。冰壓力有豎向和水平向作用力，主要是水平向作用力。豎向力是由冰層水位升降而對橋梁墩臺產(chǎn)生的作用；水平向作用力包括因風(fēng)和水流作用于大面積冰層而產(chǎn)生的靜壓力、冰堆整體推移產(chǎn)生的靜壓力、河流流冰產(chǎn)生的動壓力（流冰壓力）等。（6）冰壓力（7）船只或漂流物的撞擊力

船只或漂流物的撞擊力，雖是橋梁墩臺的偶然荷載，但是對橋墩結(jié)構(gòu)的危害性很大，對于通航河道或有漂流物的河流中的墩臺，設(shè)計時應(yīng)考慮船只或漂流物的撞擊力。漂流物的撞擊力，在無實際資料時可按下式估算：W——漂流物的重量；可根據(jù)實際調(diào)查確定；

V——水的流速；T——撞擊時間，在無實際資料時可用1s；

g——重力加速度9.81。（7）船只或漂流物的撞擊力W——漂流物的重量；可根據(jù)實際調(diào)

規(guī)范規(guī)定，船只的撞擊力可根據(jù)河道等級和船只的撞擊力方向查表（如下表）取值。如航道中有大噸位船只航行時，應(yīng)根據(jù)具體情況另作分析確定。船只撞擊力的作用點，假定在計算通航水位線上，墩臺身的寬度或長度的中點處；當設(shè)有與墩、臺分開的防撞擊的防護構(gòu)造時，可不計船只撞擊力；對于四、五、六級航道內(nèi)的鋼筋混凝土樁墩，順橋向撞擊力按表中所列數(shù)值的50％計算。內(nèi)河航道標準船舶噸位DWT(t)橫橋向撞擊作用(kN)順橋向撞擊作用(kN)一300014001100二20001100900三1000800650四500550450五300400350六100250200七20150125規(guī)范規(guī)定，船只的撞擊力可根據(jù)河道等級和船只的內(nèi)（8）地震力地震力是一項十分重要和危害性大的偶然荷載，在墩臺設(shè)計計算時要進行抗震驗算和必要的防護構(gòu)造措施設(shè)計。橋梁下部結(jié)構(gòu)在地震時可能會出現(xiàn)的震害有：受地震后，墩臺、基礎(chǔ)截面強度延性和穩(wěn)定性不夠，以致發(fā)生結(jié)構(gòu)開裂、折斷、位移而引起落梁；地基土液化使墩臺下沉、位移、傾斜；引道、岸坡滑移下沉致使墩臺損壞。因此，深入研究地震力對橋梁下部結(jié)構(gòu)的作用力、作用方式，在結(jié)構(gòu)設(shè)計和地基處理方面進行抗震驗算是不可缺少的，橋梁的抗震設(shè)計計算和設(shè)防可參照《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》有關(guān)規(guī)定進行。（8）地震力3、荷載組合

橋梁墩臺計算時，通常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。在進行墩臺荷載效應(yīng)組合時，尚需考慮按順橋向和橫橋向的最不利布載。在所有荷載中，車輛荷載的變動對荷載組合起著支配作用。橋墩計算中，一般需驗算墩身截面的強度、作用在墩身截面上合力的偏心距及橋墩的穩(wěn)定性等。因此，需根據(jù)不同的驗算內(nèi)容選擇各種可能的最不利荷載組合。

下面分別說明梁橋和拱橋墩臺可能出現(xiàn)的組合。3、荷載組合（1）梁橋重力式橋墩①第一種組合：橋墩各截面可能產(chǎn)生最大豎向力

（驗算墩身強度和基底最大應(yīng)力）

將車道均布荷載沿縱向布置在相鄰的兩孔橋跨上，并且將集中荷載（重軸）布置在計算橋墩處。這時可得到橋墩的最大汽車豎向力荷載，但偏心較小（如圖a）。②第二種組合：橋墩各截面在順橋方向可能產(chǎn)生最大偏心和最大彎矩（驗算順橋方向墩身強度、基底應(yīng)力、偏心和橋墩穩(wěn)定性）

車道荷載僅在一孔橋跨（相鄰兩跨的較大跨）上布置，且有其它水平荷載（如風(fēng)力、船撞力、流水壓力等）作用于墩身，這時豎向力較小，而水平荷載引起的彎矩大，可能使墩身截面產(chǎn)生很大的合力偏心距（如圖b）。（1）梁橋重力式橋墩橋梁墩臺的設(shè)計構(gòu)造及計算課件③第三種組合：橋墩各截面在橫橋方向可能產(chǎn)生最大偏心和最大彎矩（驗算橫橋方向墩身強度、基底應(yīng)力、偏心和橋墩穩(wěn)定性）

在橫向計算時，橋跨上的汽車荷載可能是一列或幾列靠邊行駛，這時可能產(chǎn)生最大橫向偏心距；也可能是多列滿載，使豎向力較大而橫向偏心較?。ㄈ鐖Dc）。③第三種組合：橋墩各截面在橫橋方向可能產(chǎn)生（2）拱橋重力式橋墩①順橋方向的作用及其效應(yīng)組合對于普通橋墩，應(yīng)布置相鄰兩孔的永久作用、在較大的一孔滿布車道荷載和人群荷載、其他可變作用（如制動力、縱向風(fēng)力、溫度影響力等），此時可對橋墩產(chǎn)生不平衡水平推力、豎向力和彎矩。對于單向推力墩，只考慮相鄰兩孔中跨徑較大一孔的永久作用效應(yīng)。②橫橋方向的作用及其效應(yīng)組合橫橋方向作用于橋墩上的外力有風(fēng)力、流水壓力、冰壓力、船只或漂流物撞擊力、地震力等。但是對于公路橋梁，橫橋方向的受力驗算一般不作控制設(shè)計。（2）拱橋重力式橋墩（3）梁橋重力式橋臺

橋臺也須針對驗算截面的臺身截面強度、地基應(yīng)力、橋臺穩(wěn)定性等按公路橋涵設(shè)計規(guī)范進行可能的荷載組合。橋臺荷載組合和驗算只考慮順橋方向。①在橋跨結(jié)構(gòu)上布置車輛荷載、溫度下降、制動力（向橋孔方向），并考慮臺后土側(cè)壓力（考慮最大彎矩組合，如圖a）；②在臺后破壞棱體上布置車輛荷載、溫度下降、并考慮臺后土側(cè)壓力（考慮最大水平力與最大反向彎矩組合，如圖b）；③在橋跨結(jié)構(gòu)上和臺后破壞棱體上都布置車輛荷載、溫度下降、制動力（向橋孔方向），并考慮臺后土側(cè)壓力（考慮最大豎向力組合，如圖c）。

（3）梁橋重力式橋臺（4）拱橋重力式橋臺

同梁橋重力式橋臺一樣。對于單跨無鉸拱的順橋向活荷載布置一般取活荷載布置于橋跨結(jié)構(gòu)上和活荷載布置于臺背后破壞棱體上（分別類似于上圖a、b）。

（4）拱橋重力式橋臺第二節(jié)墩臺計算與驗算1、重力式橋墩計算與驗算重力式橋墩主要采用圬工材料，按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，采用下列表達式：γ0——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：特大橋、重要大橋取1.1，大橋、中橋、重要小橋取1.0，小橋、涵洞取0.9；S——作用效應(yīng)組合設(shè)計值；R——構(gòu)件承載力設(shè)計值函數(shù)；fd——材料強度設(shè)計值；ad——幾何參數(shù)設(shè)計值（可采用設(shè)計文件規(guī)定值）。第二節(jié)墩臺計算與驗算1、重力式橋墩計算與驗算γ0——結(jié)構(gòu)（1）截面承載能力極限狀態(tài)驗算①驗算截面的選取通常選取基礎(chǔ)頂面、墩身截面突變處懸臂式墩帽與墩身交界處高墩沿墩身每隔2～3m選取一個截面截面②驗算截面的內(nèi)力計算豎向力∑N、水平力∑H、彎矩∑M。③承載力極限狀態(tài)驗算按軸心或偏心受壓構(gòu)件驗算墩身各截面承載力。④截面偏心驗算

各驗算截面在各種組合下的偏心距e=(∑M)/(∑N)均不應(yīng)超過表中限值。（1）截面承載能力極限狀態(tài)驗算作用組合偏心距限值基本組合e≤0.6s偶然組合e≤0.7s受壓構(gòu)件偏心距限值

當偏心距超過上表限值時，構(gòu)件應(yīng)按下列公式計算：Nd——軸向力設(shè)計值；A——構(gòu)件截面面積；W——受拉邊緣彈性抵抗拒；ftmd——彎曲抗拉強度設(shè)計值；φ——砌體偏心受壓構(gòu)件承載載力影響系數(shù)或混凝土軸心受壓構(gòu)件彎曲系數(shù)。作用組合偏心距限值基本組合e≤0.6s偶然組合e≤0.7⑤直接抗剪驗算

當拱橋相鄰兩孔的推力不相等時，應(yīng)按下式驗算拱座截面的抗剪強度：Vd——剪力設(shè)計值；A——受剪截面面積；fvd

——砌體或混凝土抗剪強度設(shè)計值；μf——摩擦系數(shù)，取0.7；Nk——與受剪截面垂直的壓力標準值?！咀ⅰ可鲜鏊袇?shù)均應(yīng)按《公路圬工橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTGD61-2005）中有關(guān)規(guī)定取值。⑤直接抗剪驗算Vd——剪力設(shè)計值；（2）橋墩的穩(wěn)定性驗算①縱向撓曲穩(wěn)定性驗算Nj——各種組合中最不利的設(shè)計荷載效應(yīng)（豎向力）；φ——受壓構(gòu)件縱向彎曲系數(shù)，按公式計算或查表；α——與砂漿強度有關(guān)的系數(shù)：對5、2.5、1號砂漿分別

采用0.002、0.0025、0.004，對混凝土采用0.002；A——驗算截面的面積；Rja——材料的抗壓極限強度；γm——安全系數(shù)。（2）橋墩的穩(wěn)定性驗算Nj——各種組合中最不利的設(shè)計荷載效關(guān)于縱向彎曲系數(shù)φ的確定受壓構(gòu)件縱向彎曲系數(shù)φ，軸心受壓墩臺的值可查閱《鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》表5.3.1；偏心受壓時，彎曲平面內(nèi)的縱向彎曲系數(shù)φ按下式計算：

β——矩形截面取β=l0/hw；l0、hw——墩臺計算長度、截面在彎曲平面的高度；e0——豎向力偏心距；rw——在彎曲平面內(nèi)截面（換算截面）的回轉(zhuǎn)半徑。關(guān)于縱向彎曲系數(shù)φ的確定β——矩形截面取β=l0②抗傾覆穩(wěn)定性驗算如右圖，當橋墩處于臨界穩(wěn)定平衡狀態(tài)時，繞傾覆轉(zhuǎn)軸A?A取矩，可得即上述方程左邊第一項為穩(wěn)定力矩，第二項為傾覆力矩。②抗傾覆穩(wěn)定性驗算如右圖，當橋墩處于

于是，抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)K0可按下式計算：M穩(wěn)——穩(wěn)定力矩；M傾——傾覆力矩；Pi——作用標準值組合（地震除外）引起的豎向力；ei——豎向力Pi對驗算截面重心的力臂（平距）；Hi——作用標準值組合（地震除外）引起的水平力；hi——水平力Hi對驗算截面重心的力臂（垂距）；s——截面形心O至驗算傾覆轉(zhuǎn)軸A?A的水平距離；K01——抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)最小容許值（見表）。于是，抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)K0可按下式計算：M穩(wěn)③抗滑移穩(wěn)定性驗算

抗滑移穩(wěn)定系數(shù)Kc可按下式計算：∑Pi——豎向力總和（包括水的浮力）；∑Hip——抗滑穩(wěn)定水平力總和；∑Hia——滑動水平力總和；f——圬工基礎(chǔ)底面與地基土之間的摩擦系數(shù)，無實測資料時可按表取值；Kc1——抗滑移穩(wěn)定系數(shù)最小容許值（見表）。③抗滑移穩(wěn)定性驗算抗滑移穩(wěn)定系數(shù)Kc可按下式地基土分類摩擦系數(shù)

f黏土（流塑～堅硬）、粉土0.25砂土（粉砂～礫砂）0.30～0.40碎石土（松散～密實）0.40～0.50軟巖（極軟巖～較軟巖）0.40～0.60硬巖（較硬巖～堅硬巖）0.60～0.70作用組合驗算項目穩(wěn)定系數(shù)結(jié)構(gòu)自重、土重及側(cè)壓力、浮力、汽車、人群的標準值效應(yīng)組合抗傾覆K01抗滑移Kc11.51.3同上，但計入其他作用或偶然作用（地震除外）標準值效應(yīng)組合抗傾覆抗滑移1.31.2施工階段作用標準值效應(yīng)組合抗傾覆抗滑移1.2基底摩擦系數(shù)抗傾覆和抗滑動穩(wěn)定系數(shù)地基土分類摩擦系數(shù)f黏土（流塑～堅硬）、粉土0.25（3）墩臺頂端水平位移計算對高度超過20m的重力式墩臺及輕型墩臺，應(yīng)驗算頂端水平方向的彈性位移，使之符合規(guī)定。①頂端水平位移的規(guī)定墩臺頂端水平位移的容許極限值為：Δy——墩臺頂端水平位移值（mm），包括墩臺水平方向彈性位移和因地基不均勻沉降產(chǎn)生的水平位移

（地基不均勻沉降所產(chǎn)生的水平位移值，可通過計算不均勻沉降引起的傾斜角求得）；L——相鄰墩臺間的最小跨徑（m），L≥25m。（3）墩臺頂端水平位移計算Δy——墩臺頂端水平位移值（mm②頂端水平彈性位移的計算計算時可認為墩臺身相當于一個固定于基礎(chǔ)頂面的懸臂梁（不考慮上部結(jié)構(gòu)對墩臺頂端位移的約束作用），引起水平彈性位移的荷載為制動力、風(fēng)力及偏心的豎向支反力等。由于將墩臺視為固定于基礎(chǔ)頂面的懸臂梁，完全忽略了上部結(jié)構(gòu)對墩臺頂端的約束作用，所以結(jié)果是偏大的。

重力式墩臺帽一般可不進行驗算，支座墊石下的局部承壓應(yīng)力與支座計算的有關(guān)內(nèi)容相同。采用懸臂式帽的重力式墩臺，懸臂墩臺帽需配受力鋼筋，懸臂部分按懸臂梁計算。有關(guān)施工時的特殊受力，可按實際情況驗算。②頂端水平彈性位移的計算2、樁柱式橋墩計算與驗算樁柱式墩臺的計算包括蓋梁計算、墩臺樁柱計算、墩臺頂端位移計算。（1）蓋梁計算包括外力計算、內(nèi)力計算、配筋計算。

a當蓋梁線剛度與樁柱線剛度比大于5時雙柱式的蓋梁一般可按簡支梁或懸臂梁進行計算和配筋；多根樁柱的蓋梁可按連續(xù)梁計算；b當蓋梁計算跨徑與梁高之比對簡支梁小于2，對連續(xù)梁

小于2.5時應(yīng)按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》附錄六作為深梁計算。c當線剛度比小于5時或橋墩承受較大橫向力時，蓋梁應(yīng)作為橫向剛架的一部分予以驗算。2、樁柱式橋墩計算與驗算①外力計算作用在蓋梁上的外力主要考慮上部結(jié)構(gòu)恒載支反力、蓋梁自重及活載。最不利活載加載，首先可根據(jù)蓋梁處上部結(jié)構(gòu)支反力影響線確定活載最大支反力，其次是根據(jù)蓋梁內(nèi)力影響線決定活載最不利橫向布置。②內(nèi)力計算

樁柱式墩臺的蓋梁常采用雙懸臂式，控制截面選在支點和跨中。為得到活載最不利橫向布置，可先求控制截面內(nèi)力影響線，活載通過上部結(jié)構(gòu)支點間接傳至蓋梁頂面，然后通過活載橫向布置，可得到活載最不利橫向分布系數(shù)，并根據(jù)最大活載支反力便能獲得最不利活載內(nèi)力。蓋梁內(nèi)力計算時，可考慮樁柱支承寬度對削減負彎矩峰值的影響?？v向水平力及當蓋梁設(shè)置雙排支座時，上部結(jié)構(gòu)活載偏心將對蓋梁產(chǎn)生扭矩，應(yīng)予以考慮。①外力計算③配筋計算

蓋梁的配筋驗算方法與鋼筋混凝土梁配筋類同，根據(jù)彎矩包絡(luò)圖配置受彎鋼筋，根據(jù)剪力包絡(luò)圖配置彎起鋼筋（斜筋）和箍筋。在配筋時，還應(yīng)計算各控制截面扭矩所需要的箍筋及縱向鋼筋。（2）樁柱計算包括外力計算，內(nèi)力計算，配筋計算。①外力計算

豎向力：上部結(jié)構(gòu)恒載反力、蓋梁重量、樁柱自重水平力：支座摩阻力、汽車制動力等橋臺樁柱（包括雙片墻式臺身）除上述各力之外還有臺后土壓力、活載引起的水平土壓力及溜坡的主動土壓力等。③配筋計算②內(nèi)力計算樁柱式墩臺的基礎(chǔ)，應(yīng)計算樁內(nèi)力及入土深度等。單柱式墩的計算彎矩應(yīng)考慮縱、橫兩個方向彎矩的合力：計算墻式臺身內(nèi)力時，應(yīng)按蓋梁底面、墻身中部、墻身底面、承臺底面等分別進行內(nèi)力計算。③配筋驗算配筋后按鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件進行承載力驗算。④抗裂驗算

驗算鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件的最大裂縫寬度。②內(nèi)力計算計算墻式臺身內(nèi)力時，應(yīng)按蓋梁底面、（3）墩頂水平位移計算在不考慮樁基變位影響時，等截面橋墩由墩頂彎矩（M）、水平力（T）及沿墩高梯形分布的水平荷載所引起的墩頂位移可按下式計算：M——作用在墩頂?shù)膹澗?；T

——作用在墩頂?shù)乃搅?；q1——風(fēng)力等沿墩高均勻分布的水平外力；q2——由于風(fēng)力及其他水平外力沿墩高成三角形分布的水平荷載（墩頂為零，基礎(chǔ)頂面為q2）；H——橋墩高度。（3）墩頂水平位移計算M——作用在墩頂?shù)膹澗?；對于變截面橋墩頂端水平位移，近似計算公式為：式中?/p>

K=(I?I1/2)/I1/2I、I1/2——橋墩底面及墩高1/2處截面慣性矩。

計入樁基變位（水平位移Δ0、轉(zhuǎn)角φ0），則橋墩頂?shù)目偹轿灰茷椋簩τ谧兘孛鏄蚨枕敹怂轿灰?，近似計算公式為：橋梁墩臺的設(shè)計、構(gòu)造及計算內(nèi)容提要橋梁墩臺的設(shè)計和構(gòu)造橋梁墩臺的計算橋梁墩臺的設(shè)計、構(gòu)造及計算內(nèi)容提要橋梁墩臺的設(shè)計構(gòu)造及計算課件第一章墩臺設(shè)計與構(gòu)造第一章墩臺設(shè)計與構(gòu)造第一節(jié)概述功能橋墩橋臺多跨橋梁的中間支承結(jié)構(gòu)橋端支承結(jié)構(gòu)，銜接線路，擋土護岸組成墩臺帽墩臺身基礎(chǔ)承受荷載地震力風(fēng)力流水壓力等豎向力水平力彎矩上部結(jié)構(gòu)第一節(jié)概述功能橋墩橋臺多跨橋梁的中間支承結(jié)構(gòu)橋端支承結(jié)構(gòu)第二節(jié)橋墩的類型與構(gòu)造按受力剛性墩按構(gòu)造實體墩空心墩柱式墩按截面圓端形尖端形等矩形圓形1、橋墩的類型柔性墩框架墩等第二節(jié)橋墩的類型與構(gòu)造按受力剛性墩按構(gòu)造實體墩空心墩柱式橋梁墩臺的設(shè)計構(gòu)造及計算課件橋梁墩臺的設(shè)計構(gòu)造及計算課件橋梁墩臺的設(shè)計構(gòu)造及計算課件2、橋墩的構(gòu)造（1）實體橋墩

實體橋墩可分為實體重力式橋墩和實體輕型橋墩。①重力式橋墩材料：實體圬工材料優(yōu)點：靠自身重量平衡外力，保證其強度和穩(wěn)定自身剛度大，具有較強的防撞能力缺點：阻水面積大適用范圍：適合建于承載力較高、覆蓋層較薄、基巖埋深較淺的地基上2、橋墩的構(gòu)造②輕型橋墩（或薄壁橋墩）材料：可用混凝土、漿砌塊石或鋼筋混凝土材料優(yōu)點：顯著減少了圬工體積缺點：抗沖擊力、防撞能力較差適用范圍：不宜用在流速大并夾有大量泥沙的河流或可能有船舶、冰、漂流物撞擊的河流中；一般用于中小跨徑橋梁上墩帽直接支承橋跨結(jié)構(gòu)，應(yīng)力較集中，因此對大跨徑的重力式橋墩墩帽混凝土一般≥C20，厚度一般≥0.4m，中小跨梁橋也應(yīng)≥0.3m，并設(shè)有50～100mm的檐口。

墩身是橋墩主體，其頂寬：小跨徑橋重力式墩墩身宜≥80cm，輕型墩墩身宜≥60cm；中跨徑橋宜≥100cm。②輕型橋墩（或薄壁橋墩）橋梁墩臺的設(shè)計構(gòu)造及計算課件橋梁墩臺的設(shè)計構(gòu)造及計算課件（2）空心橋墩

在一些高大的橋墩中，為了減少圬工體積，節(jié)約材料，或為了減少自重，降低地基的承壓應(yīng)力，可將墩身內(nèi)部作為空腔體、即所謂空心橋墩。它介于重力式橋墩和輕型橋墩之間。構(gòu)造要求：①墩身最小壁厚

對砼≥50cm，對鋼砼≥30cm②墩身縱橫隔板

應(yīng)設(shè)置橫（或縱橫）隔板，加強墩

身局部穩(wěn)定和抗撞能力③檢查設(shè)施

設(shè)置進入洞或檢查設(shè)備④通風(fēng)孔泄水孔

墩身周圍設(shè)置直徑為20～30cm的通風(fēng)孔或泄水孔，以調(diào)節(jié)壁內(nèi)外溫差和平衡水壓力（2）空心橋墩裝配式預(yù)應(yīng)力砼橋墩構(gòu)造裝（3）柱式（樁柱式）橋墩結(jié)構(gòu)：分離的兩根或多根立柱（或樁柱）組成：承臺、柱式墩身和蓋梁（如圖）分類：單柱式、雙柱式、啞鈴式、混合雙柱式優(yōu)點：外型美觀，圬工體積少，施工方便缺點：因柱間空間局限，易阻滯漂浮物適用范圍：橋梁寬度較大的城市橋梁和立交橋；多在淺基礎(chǔ)或高樁承臺上采用構(gòu)造要點：立柱一般采用C30～C40混凝土，橫截面尺寸0.6～1.5m，高度較大時設(shè)橫系梁；蓋梁跨高比小于5時，剪力較大，其混凝土強度等級應(yīng)≥C25（3）柱式（樁柱式）橋墩橋梁墩臺的設(shè)計構(gòu)造及計算課件雙柱式方形墩雙柱式方形墩雙柱式圓形墩雙柱式圓形墩（4）柔性排架樁墩結(jié)構(gòu)組成：單排或雙排鋼砼樁與鋼砼蓋梁組成分類：單排樁、雙排樁、薄壁式特點：將上部結(jié)構(gòu)傳來的水平力傳遞到全橋各柔性墩臺或相鄰剛性墩臺上，減少單個柔性墩所受水平力，從而減小樁墩截面缺點：墩頂可能產(chǎn)生過大的位移適用范圍：一般用于50～80m橋長布置要點：橋長超過50～80m時，需設(shè)置滑動支座或設(shè)置剛度較大的溫度墩；孔數(shù)較多時宜將橋跨分成若干聯(lián)（兩活動支座間或剛性臺與第一個活動支座間稱為一聯(lián)）

（4）柔性排架樁墩橋梁墩臺的設(shè)計構(gòu)造及計算課件黃石長江大橋薄壁墩構(gòu)造黃石長江大橋薄壁墩構(gòu)造

黃石長江大橋四個江中墩采用雙薄壁墩。左、右壁中心距為10.5m，墩身為3×10m矩形斷面（如圖）。鋼筋混凝土雙壁墩的采用既可減小橋墩的抗推剛度，又可減小主梁支點負彎矩，同時增加了橋梁美觀。黃石長江大橋（五孔連續(xù)剛構(gòu)橋）黃石長江大橋黃石長江大橋（5）框架墩結(jié)構(gòu)：采用鋼砼或預(yù)應(yīng)力砼等壓撓和撓曲構(gòu)件組成平面框架代替墩身分類：縱、橫向V形、X形、Y形、倒梯形等特點：輕巧美觀；同時提高橋梁的跨越能力，縮短主梁的跨徑，降低梁高

（5）框架墩X型橋墩X型橋墩某開合橋V型橋墩某開合橋我國首例鐵路V形橋墩轉(zhuǎn)體架梁我國首例鐵路V3、橋墩防撞

流冰對橋墩的危害主要表現(xiàn)在大面積流冰對橋墩的撞擊和大面積流冰堆積現(xiàn)象以及流冰對橋墩的磨損。對此，在中等以上流冰河道（冰厚大于0.5m，流水速度1m/s左右）及有大量漂流物的河道，應(yīng)在迎水方向設(shè)置破冰棱體（如圖）。

航運繁忙的河道，船只往往因突發(fā)原因引起航行失控，或因能見度低造成船墩相撞。橋墩在設(shè)計中不但要有一定抵抗船舶沖擊的能力，還要考慮采用緩沖裝置和保護系統(tǒng)，預(yù)防或改變船只沖擊荷載的方向或減少對橋墩的沖擊荷載。3、橋墩防撞墩身平面形狀與破冰棱體墩第三節(jié)橋臺的類型與構(gòu)造橋臺重力式橋臺輕型橋臺框架式橋臺八字式和一字式橋臺埋式橋臺U形橋臺1、橋臺的類型組合式橋臺承拉式橋臺薄壁輕型橋臺支承梁型橋臺第三節(jié)橋臺的類型與構(gòu)造橋臺重力式橋臺輕型橋臺框架式橋臺八2、橋臺的構(gòu)造（1）重力式橋臺

重力式橋臺主要靠自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，并采用就地澆筑的方法施工。①U形橋臺結(jié)構(gòu)特點：由前墻和兩側(cè)墻構(gòu)成U形優(yōu)點：構(gòu)造簡單；基底承壓面大，應(yīng)力較小缺點：圬工體積大；臺內(nèi)填土易積水，凍脹后使橋臺結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫適用范圍：8～10m填土高度的中等跨徑橋梁2、橋臺的構(gòu)造（1）重力式橋臺②

埋置式橋臺結(jié)構(gòu)特點：臺身埋置于臺前溜坡內(nèi)，不需另設(shè)翼墻，僅由臺帽兩端的耳墻與路堤銜接優(yōu)點：圬工數(shù)量較省，自重較小缺點：溜坡伸入橋孔壓縮了河道，有時需要增加橋長適用范圍：適用于橋頭為淺灘、溜坡受沖刷較

小、填土高度在10m以下的中等跨徑的

多跨橋中使用③八字式和一字式橋臺

臺身兩側(cè)為獨立翼墻，一般將臺身與翼墻分開，其間設(shè)變形縫。適用于河岸穩(wěn)定的低橋臺。②埋置式橋臺橋梁墩臺的設(shè)計構(gòu)造及計算課件橋梁墩臺的設(shè)計構(gòu)造及計算課件橋梁墩臺的設(shè)計構(gòu)造及計算課件（2）輕型橋臺

鋼砼輕型橋臺，其構(gòu)造特點是利用鋼砼結(jié)構(gòu)的抗彎能力來減少圬工體積而使橋臺輕型化。①薄壁輕型橋臺②

支承梁型橋臺（略）（2）輕型橋臺②支承梁型橋臺（略）（3）框架式橋臺（3）框架式橋臺（4）組合式橋臺（4）組合式橋臺（5）承拉式橋臺（5）承拉式橋臺第二章橋梁墩臺的計算第一節(jié)墩臺作用及其效應(yīng)組合1、墩臺計算中的作用（1）永久作用恒載支承反力包括上部結(jié)構(gòu)砼收縮、徐變影響墩臺自重包括基礎(chǔ)襟邊上的土重及其側(cè)壓力預(yù)應(yīng)力如對裝配式壓應(yīng)力空心墩所施加的預(yù)應(yīng)力基礎(chǔ)變位影響變位對超靜定結(jié)構(gòu)引起的附加內(nèi)力水的浮力對于透水性地基，穩(wěn)定驗算時計算水的不利浮力，應(yīng)力驗算時考慮水的有利浮力第二章橋梁墩臺的計算第一節(jié)墩臺作用及其效應(yīng)組合1（2）可變作用（橋臺不計風(fēng)力、流水壓力、冰壓力）汽車荷載包括汽車沖擊力（對重力式墩臺應(yīng)計入沖

擊力）、離心力、制動力、土側(cè)壓力人群荷載風(fēng)力、流水壓力、冰壓力橋臺不計此項溫度應(yīng)力溫度變化對超靜定結(jié)構(gòu)引起的附加內(nèi)力支座摩阻力（3）偶然作用（橋臺只考慮地震力）地震力橋臺只考慮此項船只或漂浮物撞擊力施工荷載涌潮等間歇性荷載某些特殊河道出現(xiàn)涌潮現(xiàn)象（2）可變作用（橋臺不計風(fēng)力、流水壓力、冰壓力）2、荷載計算包括恒載和水的浮力、側(cè)向土壓力、汽車荷載沖擊力、汽車荷載制動力、流水壓力、冰壓力、般只或漂浮物的撞擊力、地震力。（1）恒載和水的浮力橋梁上部結(jié)構(gòu)恒載傳至墩臺的計算值，由橋梁支座反力計算確定。對于墩臺在水下和土中部分自重的計算方法，要根據(jù)地基土性質(zhì)加以考慮。

公路橋梁設(shè)計規(guī)范中，在考慮水的浮力時，對不同的土質(zhì)和不同的計算內(nèi)容作了不同的規(guī)定：①位于透水性地基上的墩臺，在驗算穩(wěn)定時，應(yīng)采用設(shè)計高水位的浮力；在驗算地基應(yīng)力時，2、荷載計算僅考慮低水位時的浮力，或不考慮水的浮力。②基礎(chǔ)嵌入不透水性地基的墩臺，可不考慮水的浮力。③當?shù)鼗欠裢杆炊〞r，按透水與不透水，以最不利荷載組合計算。關(guān)于自由水與結(jié)合水對浮力的影響砂性土：孔隙水多為自由水，可按有浮力考慮粘性土：孔隙水中既有自由水又有結(jié)合水含水量接近或超過液限，應(yīng)考慮浮力含水量小于塑限時，不考慮浮力含水量介于液限與塑限之間，按不利情況考慮僅考慮低水位時的浮力，或不考慮水的浮力。（2）土的重力及側(cè)向土壓力

一般橋臺和擋土墻考慮主動土壓力，臺前和墻前可考慮靜土壓力。①靜土壓力標準值ej——高度h處靜土壓力強度；ξ——壓實土的靜土壓力系數(shù)；γ——土的重力密度；φ——土的內(nèi)摩擦角；h——填土頂面至任一點高度；H——填土頂面至基底高度；Ej——高度范圍內(nèi)單位寬度的靜土壓力標準值。（2）土的重力及側(cè)向土壓力ej——高度h處靜土壓力強度；②主動土壓力標準值a土層特性無變化且無汽車荷載時E——主動土壓力標準值；

γ——土的重力密度；B——臺的計算寬度或擋土墻的計算長度；H——計算土層高度；β——填土表面與水平面的夾角。主動土壓力的著力點自計算土層地面算起，C=H/3。②主動土壓力標準值E——主動土壓力標準值；β——填土表面與b土層特性無變化但有汽車荷載，在β=0°時按下式計算h——汽車荷載的等代均布土層厚度。土壓力著力點自計算土層地面算起：c當β=0°時，破壞棱體破裂面與豎直線間的夾角θ的正切值可按下式計算式中b土層特性無變化但有汽車荷載，在β=0°時按下式計算h—③樁柱式橋臺土壓力的計算寬度公路橋涵設(shè)計規(guī)范規(guī)定：當樁柱間凈距l(xiāng)i不大于樁柱直徑

D

或?qū)挾葧r，不考慮樁柱間空隙的折減，作用在每根樁柱上的土壓力計算寬度

b

按下式計算：當樁柱間凈距

li大于樁柱直徑D

或?qū)挾葧r：若

D≤1m若

D>1m③樁柱式橋臺土壓力的計算寬度當樁柱間凈距l(xiāng)i大于（3）汽車荷載沖擊力

鋼筋混凝土樁柱式墩臺，以及其它輕型墩臺，在計算汽車荷載時應(yīng)計入沖擊力。因?qū)儆诰植考虞d，故沖擊系數(shù)取1.3。（4）汽車荷載制動力

汽車荷載的制動力是橋梁墩臺承受的主要縱向水平力之一。制動力可按公路橋涵設(shè)計規(guī)范中有關(guān)規(guī)定計算。在計算梁式橋墩臺時，制動力可移至支座中心（鉸或滾軸中心）或滑動支座、橡膠支座、擺動支座的底座面上。（3）汽車荷載沖擊力（5）流水壓力

作用在橋墩上的流水壓力，可按公路橋涵設(shè)計規(guī)范中有關(guān)規(guī)定計算。流水壓力的合力作用點，假定在設(shè)計水位以下1/3水深處，即假定河底的流速為零，作用力的分布呈倒三角形。位于涌潮河段的橋墩臺，應(yīng)考慮因涌潮潮差產(chǎn)生的水壓力和涌潮對橋墩的拍擊力。由于涌潮現(xiàn)象機理十分復(fù)雜，在設(shè)計計算前須對涌潮在橋位出現(xiàn)的規(guī)律及對結(jié)構(gòu)物的作用力大小和計算圖式進行研究分析。（5）流水壓力（6）冰壓力

嚴寒地區(qū)位于有冰棱河流或水庫中的橋梁墩臺，應(yīng)根據(jù)當?shù)乇獾木唧w情況及墩臺形狀計算冰壓力。冰壓力有豎向和水平向作用力，主要是水平向作用力。豎向力是由冰層水位升降而對橋梁墩臺產(chǎn)生的作用；水平向作用力包括因風(fēng)和水流作用于大面積冰層而產(chǎn)生的靜壓力、冰堆整體推移產(chǎn)生的靜壓力、河流流冰產(chǎn)生的動壓力（流冰壓力）等。（6）冰壓力（7）船只或漂流物的撞擊力

船只或漂流物的撞擊力，雖是橋梁墩臺的偶然荷載，但是對橋墩結(jié)構(gòu)的危害性很大，對于通航河道或有漂流物的河流中的墩臺，設(shè)計時應(yīng)考慮船只或漂流物的撞擊力。漂流物的撞擊力，在無實際資料時可按下式估算：W——漂流物的重量；可根據(jù)實際調(diào)查確定；

V——水的流速；T——撞擊時間，在無實際資料時可用1s；

g——重力加速度9.81。（7）船只或漂流物的撞擊力W——漂流物的重量；可根據(jù)實際調(diào)

規(guī)范規(guī)定，船只的撞擊力可根據(jù)河道等級和船只的撞擊力方向查表（如下表）取值。如航道中有大噸位船只航行時，應(yīng)根據(jù)具體情況另作分析確定。船只撞擊力的作用點，假定在計算通航水位線上，墩臺身的寬度或長度的中點處；當設(shè)有與墩、臺分開的防撞擊的防護構(gòu)造時，可不計船只撞擊力；對于四、五、六級航道內(nèi)的鋼筋混凝土樁墩，順橋向撞擊力按表中所列數(shù)值的50％計算。內(nèi)河航道標準船舶噸位DWT(t)橫橋向撞擊作用(kN)順橋向撞擊作用(kN)一300014001100二20001100900三1000800650四500550450五300400350六100250200七20150125規(guī)范規(guī)定，船只的撞擊力可根據(jù)河道等級和船只的內(nèi)（8）地震力地震力是一項十分重要和危害性大的偶然荷載，在墩臺設(shè)計計算時要進行抗震驗算和必要的防護構(gòu)造措施設(shè)計。橋梁下部結(jié)構(gòu)在地震時可能會出現(xiàn)的震害有：受地震后，墩臺、基礎(chǔ)截面強度延性和穩(wěn)定性不夠，以致發(fā)生結(jié)構(gòu)開裂、折斷、位移而引起落梁；地基土液化使墩臺下沉、位移、傾斜；引道、岸坡滑移下沉致使墩臺損壞。因此，深入研究地震力對橋梁下部結(jié)構(gòu)的作用力、作用方式，在結(jié)構(gòu)設(shè)計和地基處理方面進行抗震驗算是不可缺少的，橋梁的抗震設(shè)計計算和設(shè)防可參照《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》有關(guān)規(guī)定進行。（8）地震力3、荷載組合

橋梁墩臺計算時，通常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。在進行墩臺荷載效應(yīng)組合時，尚需考慮按順橋向和橫橋向的最不利布載。在所有荷載中，車輛荷載的變動對荷載組合起著支配作用。橋墩計算中，一般需驗算墩身截面的強度、作用在墩身截面上合力的偏心距及橋墩的穩(wěn)定性等。因此，需根據(jù)不同的驗算內(nèi)容選擇各種可能的最不利荷載組合。

下面分別說明梁橋和拱橋墩臺可能出現(xiàn)的組合。3、荷載組合（1）梁橋重力式橋墩①第一種組合：橋墩各截面可能產(chǎn)生最大豎向力

（驗算墩身強度和基底最大應(yīng)力）

將車道均布荷載沿縱向布置在相鄰的兩孔橋跨上，并且將集中荷載（重軸）布置在計算橋墩處。這時可得到橋墩的最大汽車豎向力荷載，但偏心較?。ㄈ鐖Da）。②第二種組合：橋墩各截面在順橋方向可能產(chǎn)生最大偏心和最大彎矩（驗算順橋方向墩身強度、基底應(yīng)力、偏心和橋墩穩(wěn)定性）

車道荷載僅在一孔橋跨（相鄰兩跨的較大跨）上布置，且有其它水平荷載（如風(fēng)力、船撞力、流水壓力等）作用于墩身，這時豎向力較小，而水平荷載引起的彎矩大，可能使墩身截面產(chǎn)生很大的合力偏心距（如圖b）。（1）梁橋重力式橋墩橋梁墩臺的設(shè)計構(gòu)造及計算課件③第三種組合：橋墩各截面在橫橋方向可能產(chǎn)生最大偏心和最大彎矩（驗算橫橋方向墩身強度、基底應(yīng)力、偏心和橋墩穩(wěn)定性）

在橫向計算時，橋跨上的汽車荷載可能是一列或幾列靠邊行駛，這時可能產(chǎn)生最大橫向偏心距；也可能是多列滿載，使豎向力較大而橫向偏心較?。ㄈ鐖Dc）。③第三種組合：橋墩各截面在橫橋方向可能產(chǎn)生（2）拱橋重力式橋墩①順橋方向的作用及其效應(yīng)組合對于普通橋墩，應(yīng)布置相鄰兩孔的永久作用、在較大的一孔滿布車道荷載和人群荷載、其他可變作用（如制動力、縱向風(fēng)力、溫度影響力等），此時可對橋墩產(chǎn)生不平衡水平推力、豎向力和彎矩。對于單向推力墩，只考慮相鄰兩孔中跨徑較大一孔的永久作用效應(yīng)。②橫橋方向的作用及其效應(yīng)組合橫橋方向作用于橋墩上的外力有風(fēng)力、流水壓力、冰壓力、船只或漂流物撞擊力、地震力等。但是對于公路橋梁，橫橋方向的受力驗算一般不作控制設(shè)計。（2）拱橋重力式橋墩（3）梁橋重力式橋臺

橋臺也須針對驗算截面的臺身截面強度、地基應(yīng)力、橋臺穩(wěn)定性等按公路橋涵設(shè)計規(guī)范進行可能的荷載組合。橋臺荷載組合和驗算只考慮順橋方向。①在橋跨結(jié)構(gòu)上布置車輛荷載、溫度下降、制動力（向橋孔方向），并考慮臺后土側(cè)壓力（考慮最大彎矩組合，如圖a）；②在臺后破壞棱體上布置車輛荷載、溫度下降、并考慮臺后土側(cè)壓力（考慮最大水平力與最大反向彎矩組合，如圖b）；③在橋跨結(jié)構(gòu)上和臺后破壞棱體上都布置車輛荷載、溫度下降、制動力（向橋孔方向），并考慮臺后土側(cè)壓力（考慮最大豎向力組合，如圖c）。

（3）梁橋重力式橋臺（4）拱橋重力式橋臺

同梁橋重力式橋臺一樣。對于單跨無鉸拱的順橋向活荷載布置一般取活荷載布置于橋跨結(jié)構(gòu)上和活荷載布置于臺背后破壞棱體上（分別類似于上圖a、b）。

（4）拱橋重力式橋臺第二節(jié)墩臺計算與驗算1、重力式橋墩計算與驗算重力式橋墩主要采用圬工材料，按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，采用下列表達式：γ0——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：特大橋、重要大橋取1.1，大橋、中橋、重要小橋取1.0，小橋、涵洞取0.9；S——作用效應(yīng)組合設(shè)計值；R——構(gòu)件承載力設(shè)計值函數(shù)；fd——材料強度設(shè)計值；ad——幾何參數(shù)設(shè)計值（可采用設(shè)計文件規(guī)定值）。第二節(jié)墩臺計算與驗算1、重力式橋墩計算與驗算γ0——結(jié)構(gòu)（1）截面承載能力極限狀態(tài)驗算①驗算截面的選取通常選取基礎(chǔ)頂面、墩身截面突變處懸臂式墩帽與墩身交界處高墩沿墩身每隔2～3m選取一個截面截面②驗算截面的內(nèi)力計算豎向力∑N、水平力∑H、彎矩∑M。③承載力極限狀態(tài)驗算按軸心或偏心受壓構(gòu)件驗算墩身各截面承載力。④截面偏心驗算

各驗算截面在各種組合下的偏心距e=(∑M)/(∑N)均不應(yīng)超過表中限值。（1）截面承載能力極限狀態(tài)驗算作用組合偏心距限值基本組合e≤0.6s偶然組合e≤0.7s受壓構(gòu)件偏心距限值

當偏心距超過上表限值時，構(gòu)件應(yīng)按下列公式計算：Nd——軸向力設(shè)計值；A——構(gòu)件截面面積；W——受拉邊緣彈性抵抗拒；ftmd——彎曲抗拉強度設(shè)計值；φ——砌體偏心受壓構(gòu)件承載載力影響系數(shù)或混凝土軸心受壓構(gòu)件彎曲系數(shù)。作用組合偏心距限值基本組合e≤0.6s偶然組合e≤0.7⑤直接抗剪驗算

當拱橋相鄰兩孔的推力不相等時，應(yīng)按下式驗算拱座截面的抗剪強度：Vd——剪力設(shè)計值；A——受剪截面面積；fvd

——砌體或混凝土抗剪強度設(shè)計值；μf——摩擦系數(shù)，取0.7；Nk——與受剪截面垂直的壓力標準值?！咀ⅰ可鲜鏊袇?shù)均應(yīng)按《公路圬工橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTGD61-2005）中有關(guān)規(guī)定取值。⑤直接抗剪驗算Vd——剪力設(shè)計值；（2）橋墩的穩(wěn)定性驗算①縱向撓曲穩(wěn)定性驗算Nj——各種組合中最不利的設(shè)計荷載效應(yīng)（豎向力）；φ——受壓構(gòu)件縱向彎曲系數(shù)，按公式計算或查表；α——與砂漿強度有關(guān)的系數(shù)：對5、2.5、1號砂漿分別

采用0.002、0.0025、0.004，對混凝土采用0.002；A——驗算截面的面積；Rja——材料的抗壓極限強度；γm——安全系數(shù)。（2）橋墩的穩(wěn)定性驗算Nj——各種組合中最不利的設(shè)計荷載效關(guān)于縱向彎曲系數(shù)φ的確定受壓構(gòu)件縱向彎曲系數(shù)φ，軸心受壓墩臺的值可查閱《鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》表5.3.1；偏心受壓時，彎曲平面內(nèi)的縱向彎曲系數(shù)φ按下式計算：

β——矩形截面取β=l0/hw；l0、hw——墩臺計算長度、截面在彎曲平面的高度；e0——豎向力偏心距；rw——在彎曲平面內(nèi)截面（換算截面）的回轉(zhuǎn)半徑。關(guān)于縱向彎曲系數(shù)φ的確定β——矩形截面取β=l0②抗傾覆穩(wěn)定性驗算如右圖，當橋墩處于臨界穩(wěn)定平衡狀態(tài)時，繞傾覆轉(zhuǎn)軸A?A取矩，可得即上述方程左邊第一項為穩(wěn)定力矩，第二項為傾覆力矩。②抗傾覆穩(wěn)定性驗算如右圖，當橋墩處于

于是，抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)K0可按下式計算：M穩(wěn)——穩(wěn)定力矩；M傾——傾覆力矩；Pi——作用標準值組合（地震除外）引起的豎向力；ei——豎向力Pi對驗算截面重心的力臂（平距）；Hi——作用標準值組合（地震除外）引起的水平力；hi——水平力Hi對驗算截面重心的力臂（垂距）；s——截面形心O至驗算傾覆轉(zhuǎn)軸A?A的水平距離；K01——抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)最小容許值（見表）。于是，抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)K0可按下式計算：M穩(wěn)③抗滑移穩(wěn)定性驗算

抗滑移穩(wěn)定系數(shù)Kc可按下式計算：∑Pi——豎向力總和（包括水的浮力）；∑Hip——抗滑穩(wěn)定水平力總和；∑Hia——滑動水平力總和；f——圬工基礎(chǔ)底面與地基土之間的