1、橋梁支座與墩臺,1,橋梁支座與墩臺,4.1 橋梁的支座 4.2 橋墩和橋臺 4.3 橋梁的基礎(chǔ) 必學,橋梁支座與墩臺,2,橋梁支座,4.1.1 支座的作用和要求 4.1.2 支座的布置 4.1.3 支座的類型與構(gòu)造 4.1.4 支座的設(shè)計與計算,橋梁支座與墩臺,3,4.1.1 支座的作用和要求,作用： 把上部結(jié)構(gòu)的各種荷載傳遞到墩臺上； 適應(yīng)活載、溫度變化、混凝土收縮與徐變等因素所產(chǎn)生的變位（位移和轉(zhuǎn)角）； 使上、下部結(jié)構(gòu)的實際受力情況符合設(shè)計的計算圖式。,橋梁支座與墩臺,4,工廠定型產(chǎn)品：支座選型和必要的驗算 分類 固定支座：傳遞豎向力，允許上部結(jié)構(gòu)在支座處能自由轉(zhuǎn)動但不能水平移動。 活動支

2、座： 多向活動支座（縱向、橫向均可自由移動） 單向活動支座（僅一個方向可自由移動）,橋梁支座與墩臺,5,4.1.2 支座的布置,鐵路、公路簡支梁橋支座布置,橋梁支座與墩臺,6,1、簡支梁橋：一端固定，另一端活動。 固定支座的布置原則： 橋跨結(jié)構(gòu)：使梁的下緣在制動力的作用下受壓，例如布置在行車方向的前方。 橋墩：使制動力的方向指向橋墩中心，使墩頂圬工在制動力作用下受壓而不受拉。 橋臺：使制動力的方向指向堤岸，使墩臺頂部圬工受壓，并能平衡一部分臺后土壓力。,橋梁支座與墩臺,7,2、連續(xù)梁橋 每聯(lián)只設(shè)一個固定支座。 為避免梁的活動端伸縮縫過大，固定支座宜置于每聯(lián)的中間支點上。 若墩身較高，則應(yīng)考慮避

3、開，或采取特殊措施，以避免墩身承受水平力過大。,橋梁支座與墩臺,8,連續(xù)梁橋支座布置,橋梁支座與墩臺,9,3、曲線連續(xù)橋 影響梁的內(nèi)力分布，應(yīng)能充分適應(yīng)曲梁的縱、橫向自由轉(zhuǎn)動和移動。 采用球面支座，且為多向活動支座。 中間常設(shè)單支點支座，僅在一聯(lián)梁的端部（或橋臺上）設(shè)置雙支座，以承受扭矩。 有意將曲梁支點向曲線外側(cè)偏離，可調(diào)整曲梁的扭矩分布。,橋梁支座與墩臺,10,曲線連續(xù)橋支座布置,橋梁支座與墩臺,11,4、橋梁位于坡道上 固定支座設(shè)在較低一端，使梁體在豎向荷載沿坡道方向分力的作用下受壓，抵消一部分豎向荷載產(chǎn)生的梁下緣拉力； 平坡時，固定支座宜設(shè)在主要行車方向的前端。,橋梁支座與墩臺,12,

4、4.1.3 支座的類型與構(gòu)造,簡易支座 鋼支座 鋼筋混凝土支座 橡膠支座,橋梁支座與墩臺,13,1、簡易支座,在梁底和墩臺頂面之間設(shè)置墊層。 墊層：油毛氈、石棉板、鉛板 跨度10m以下的公路橋，4m以下的鐵路板橋。 在支座部位的梁端和墩臺頂面布設(shè)鋼筋網(wǎng)加強。,橋梁支座與墩臺,14,2、鋼支座,靠鋼部件的滾動、搖動和滑動來完成支座的位移和轉(zhuǎn)動的。 特點：承載能力強，能適應(yīng)橋梁的位移和轉(zhuǎn)動的需要，目前仍廣泛應(yīng)用于鐵路橋梁。 常用：鑄鋼支座、特種鋼支座。,橋梁支座與墩臺,15,1）鑄鋼支座 平板支座 弧形支座 搖軸支座 輥軸支座,橋梁支座與墩臺,16,鑄鋼支座類型示意圖,橋梁支座與墩臺,17,2）特

5、種鋼支座 不銹鋼或高級合金鋼支座，封閉在油箱 接觸應(yīng)力的部分進行表面硬化處理 轉(zhuǎn)動部分用鋼或黃銅成球冠形，在鋼制球冠的上、下分別設(shè)置聚四氟乙烯板，構(gòu)成球面（型）支座。,橋梁支座與墩臺,18,高級鋼支座,橋梁支座與墩臺,19,3、鋼筋混凝土支座,擺柱式支座 混凝土鉸,橋梁支座與墩臺,20,擺柱式支座、混凝土鉸,橋梁支座與墩臺,21,4、橡膠支座,構(gòu)造簡單、加工方便、節(jié)省鋼材、造價低、結(jié)構(gòu)高度小、安裝方便 適應(yīng)任意方向的變形（寬橋、曲線橋和斜橋） 橡膠的彈性能消減上、下部結(jié)構(gòu)所受的動力作用，對于抗震十分有利。,橋梁支座與墩臺,22,1）板式橡膠支座 活動機理：利用橡膠的不均勻彈性壓縮實現(xiàn)轉(zhuǎn)角 ，利

6、用其剪切變形實現(xiàn)水平位移。 無固定支座與活動支座之分，所有縱向力和水平力由各個支座均勻分配。,橋梁支座與墩臺,23,加勁層：薄鋼板或鋼絲網(wǎng)。提高橡膠片的抗壓強度和支座的抗壓剛度 有加勁層：支承反力可達3000KN，適于中等跨徑橋梁 無加勁層：僅適于小跨徑橋梁。,橋梁支座與墩臺,24,板式橡膠支座,橋梁支座與墩臺,25,2）盆式橡膠支座 氯丁橡膠塊放置在鋼制的凹形金屬盆內(nèi)，使橡膠處于有側(cè)限受壓狀態(tài)，提高支座的承載能力。 梁的水平移動：利用填充聚四氟乙烯板與不銹鋼板相對摩擦系數(shù)小的特點。 梁的轉(zhuǎn)動：通過盆內(nèi)橡膠塊的不均勻壓縮來實現(xiàn)。,橋梁支座與墩臺,26,優(yōu)點： 結(jié)構(gòu)緊湊、摩擦系數(shù)小、承載能力大、

7、重量輕、結(jié)構(gòu)高度小、轉(zhuǎn)動滑動靈活、成本較低，適用于大、中型橋梁。,橋梁支座與墩臺,27,盆式橡膠支座的一般構(gòu)造,橋梁支座與墩臺,28,盆式橡膠支座示意圖,橋梁支座與墩臺,29,4.1.4 支座的設(shè)計與計算,1、支座受力與變位分析 求得支座上所承受的豎向力和水平力、位移和轉(zhuǎn)角。 選定支座的各部尺寸并進行強度、穩(wěn)定等各項驗算。,橋梁支座與墩臺,30,2、受力分析 豎向力：結(jié)構(gòu)自重的反力、活載的支點反力及其影響力。 活載的支點反力：最不利位置加載，并計入沖擊效應(yīng)。 上拔力（負反力）：計算支座的最大豎向力和最大上拔力。例如：當連續(xù)梁邊跨較小而中跨較大時，或橋跨結(jié)構(gòu)承受較大的橫向風力時，支座錨栓會受到負

8、反力作用。,橋梁支座與墩臺,31,水平力：制動力（牽引力）、風力、支座摩阻力或溫度變化、支座變形所引起的水平力和其它原因（橋梁縱坡）產(chǎn)生的水平力。 抗震設(shè)計：應(yīng)根據(jù)設(shè)計的地震烈度，按鐵路或公路抗震設(shè)計規(guī)范的規(guī)定進行。,橋梁支座與墩臺,32,3、位移分析 1）水平位移 縱向位移：溫度伸縮位移、混凝土收縮徐變變位、活載作用下梁體下翼緣伸長、下部結(jié)構(gòu)的位移等。 橫向位移：溫度、混凝土收縮徐變變位、下部結(jié)構(gòu)橫向位移、斜橋和彎橋荷載引起的橫向變位等。,橋梁支座與墩臺,33,2）梁端轉(zhuǎn)角 結(jié)構(gòu)自重和活載產(chǎn)生的梁端轉(zhuǎn)角、混凝土收縮徐變產(chǎn)生的梁端轉(zhuǎn)角、因下部結(jié)構(gòu)變位產(chǎn)生的梁端轉(zhuǎn)角等。 把以上各項支座反力和變位

9、的計算結(jié)果按橋規(guī)規(guī)定組合，可為支座的設(shè)計提供計算數(shù)據(jù)。,橋梁支座與墩臺,34,4.1.4 支座的設(shè)計與計算,一、確定支座的平面尺寸 平面尺寸a*b由橡膠板的抗壓強度和梁底部或墩臺頂砼的局部承壓強度確定： 橡膠板： 砼：,橋梁支座與墩臺,35,二、確定支座的厚度 板式橡膠支座上的梁，其水平位移要通過橡膠片的剪切變形實現(xiàn)。 橡膠片總厚度與水平位移之間的關(guān)系：,橋梁支座與墩臺,36,橋規(guī)規(guī)定橡膠片總厚度不應(yīng)大于支座順橋向邊長的0.2倍。,橋梁支座與墩臺,37,三、驗算支座的偏轉(zhuǎn)情況 為確保支座偏轉(zhuǎn)時橡膠與梁底不發(fā)生脫空而出現(xiàn)局部承壓的現(xiàn)象，必須滿足條件： 梁端轉(zhuǎn)角一般為0.0030.005弧度按材力

10、計算。 如果計算結(jié)果 ，則必須重新設(shè)計尺寸。,橋梁支座與墩臺,38,支座偏轉(zhuǎn)圖式,橋梁支座與墩臺,39,四、驗算支座的抗滑穩(wěn)定性 為保證橡膠支座與梁底或墩臺頂面不發(fā)生相對滑動，必須滿足條件：,橋梁支座與墩臺,40,4.2 橋墩和橋臺,4.2.1 墩臺的作用與要求 4.2.2 橋墩的類型與構(gòu)造 4.2.3 空心高墩的施工 4.2.4 橋臺的類型與構(gòu)造 4.2.5 墩臺的設(shè)計與計算,橋梁支座與墩臺,41,4.2.1 墩臺的作用與要求,作用：承受上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載，并將它及本身自重傳給地基。 要求：具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，對地基的承載能力、沉降量、地基與基礎(chǔ)之間的摩阻力等也都提出一定的要求。

11、組成：墩（臺）帽，墩（臺）身，基礎(chǔ)。,橋梁支座與墩臺,42,4.2.2 橋墩的類型與構(gòu)造,1、重力式橋墩 實體式橋墩，靠自身的重量來平衡外力而保持其穩(wěn)定。 墩身比較厚實，可以不用鋼筋，而用天然石材或片石混凝土砌筑。 1）梁橋重力式橋墩 類型：矩形墩、圓端形墩、圓形墩,橋梁支座與墩臺,43,2）拱橋重力式橋墩 拱圈傳給橋墩上的力，除了垂直力以外，還有較大的水平推力。 普通墩除了承受相鄰兩跨結(jié)構(gòu)傳來的垂直反力外，一般不承受恒載水平推力，或者當相鄰孔不相同時只承受經(jīng)過互相抵消后消除的不平衡推力。,橋梁支座與墩臺,44,單向推力墩又稱制動墩 在一側(cè)的橋孔因某種原因遭到毀壞時，能承受住單向的恒載水平推力

12、，以保證另一側(cè)的拱橋不致遭到傾坍。,橋梁支座與墩臺,45,2、輕型橋墩,1）梁橋輕型橋墩 空心式橋墩 實體墩向輕型化發(fā)展的一種較好的結(jié)構(gòu)形式，尤其適用于高橋墩。 充分利用材料的強度，節(jié)省材料，減輕橋墩自重，減少基礎(chǔ)工程量。 采用鋼滑動模板施工，施工速度快，質(zhì)量好，節(jié)省模板支架。,橋梁支座與墩臺,46,各種輕型橋墩形式,橋梁支座與墩臺,47,空心式橋墩的截面形式,橋梁支座與墩臺,48,2）柔性墩,充分發(fā)揮橋墩的承載（受壓）能力，各墩（臺）具有不同的抗剪剛度，用梁使其連接在一起。 多跨橋：兩端設(shè)置剛性較大的橋臺，中間墩均采用柔性墩（其順橋方向的墩身尺寸很?。?；同時全橋除在一個中墩上設(shè)置活動支座外，

13、其余墩臺均采用固定支座。,橋梁支座與墩臺,49,作用在橋梁上的水平力將按各墩臺的抗剪剛度進行分配。 作用在每個柔性墩上的水平力極小，絕大部分水平力由橋臺承擔。 橋墩可采用柔性的單排樁墩、柱式墩或其它薄壁式橋墩，達到節(jié)省材料、使橋墩輕型化的目的。,橋梁支座與墩臺,50,多跨柔性墩的布置,橋梁支座與墩臺,51,A、樁（柱）式墩,排架樁墩 樁式橋墩是將鉆孔樁基礎(chǔ)向上延伸作為橋墩的墩身，在樁頂澆注蓋梁。 樁式墩在墩位的橫向可以是一根、兩根或數(shù)根樁。在一個墩臺縱向設(shè)置一排樁時，稱為單排樁墩。如設(shè)置兩排時稱為雙排樁。,橋梁支座與墩臺,52,柱式墩 目前公路橋梁中廣泛采用的橋墩形式，特別是在橋?qū)捿^大的城市橋

14、和立交橋中，采用這種橋墩既能減輕墩身重量，節(jié)約圬工材料，又較美觀。,橋梁支座與墩臺,53,柱式橋墩的類型,橋梁支座與墩臺,54,B、薄壁墩,鋼筋混凝土薄壁墩截面形式：板壁形、I形、箱形、圓形等。 板壁形薄壁墩：構(gòu)造簡單、輕巧、圬工體積少，適用于地基承載力較弱的地區(qū)。,橋梁支座與墩臺,55,墩身受壓受彎：要配適量的受力鋼筋和構(gòu)造鋼筋。 薄壁墩：與排架樁墩比較圬工用量多，但對漂流物及流冰的抵抗能力要強此。 一字形薄壁墩：在墩位的橫向也可做成V形、Y形或其它形狀。,橋梁支座與墩臺,56,C、雙薄壁墩,在墩位上有兩個相互平行的墩壁與主梁剛結(jié)（或鉸結(jié)）的橋墩。 鋼筋混凝土雙薄壁墩：可增加橋梁剛度，減少主

15、梁支點負彎矩，增加橋梁美觀。,橋梁支座與墩臺,57,虎門大橋輔航道橋,橋梁支座與墩臺,58,虎門大橋輔航道橋：墩梁連接構(gòu)造,橋梁支座與墩臺,59,2）拱橋輕型橋墩 一般為配合鉆孔灌注樁基礎(chǔ)的樁柱式橋墩。 從外形上看，它與拱橋上的樁柱式橋墩非常相似。 主要差別：在梁橋墩帽上設(shè)置支座，而在拱橋墩頂部分別設(shè)置拱座 。,橋梁支座與墩臺,60,4.2.3 空心高墩的施工,1、滑升模板 由內(nèi)外兩圈模板構(gòu)成，在其間澆筑墩壁混凝土。模板高11.5m，安置在支架上。 支架連接到埋在墩壁混凝土中的頂桿上。頂桿與支架間設(shè)有千斤頂。利用千斤頂將支架連同模板頂起。,橋梁支座與墩臺,61,滑升模板以墩身為支架，不需要搭設(shè)

16、腳手架。 混凝土的澆筑可隨模板緩慢滑升連續(xù)不斷地進行。 每天澆筑高度可達56m，速度較快。 滑升模板可用于直坡墩身，也可用于斜坡墩身。,橋梁支座與墩臺,62,2、爬升模板 模板與滑升模板相似，不同者是支架通過千斤頂支于預(yù)埋在墩壁中的預(yù)埋件上。 澆筑好的墩身混凝土達到一定強度后，將模板松開，千斤頂上頂，將支架連同模板升到新的位置，模板就位，再灌筑墩身混凝土。 如此循環(huán)往復，逐節(jié)爬升，每次升高約2m左右。,橋梁支座與墩臺,63,3、翻升模板 特殊鋼模板，由三層模板組成一個基本單元，并配有隨模板升高的混凝土接料平臺（工作平臺）。 當澆筑完上層模板的混凝土后，將最下層模板拆除翻上來并成為第四層模板。

17、以此類推，循環(huán)施工。 能夠用于有坡度的橋墩，近年來應(yīng)用較多。,橋梁支座與墩臺,64,4.2.4 橋臺的類型與構(gòu)造,1、重力式橋臺 實體式橋臺，靠自重來平衡臺后的土壓力。 臺身多用石砌、片石混凝土或混凝土等圬工材料建造，并采用就地建造施工方法，適合于砂石料來源豐富的橋梁工點選用。 常用類型：T形橋臺、矩形橋臺、U形橋臺、埋式橋臺、耳墻式橋臺等,橋梁支座與墩臺,65,重力式橋臺一般構(gòu)造,橋梁支座與墩臺,66,T型橋臺 主要用于鐵路橋，工程量較小，使用廣泛，尤其適用于較大的橋跨和較高的路堤。 矩形橋臺 形狀簡單，施工方便，但工程最大，已較少采用。當填土不高、橋跨較小且橋面不寬時可考慮采用。 U形橋臺

18、 當橋面較寬或橋跨較小，填土較低時，采用U形橋臺較為節(jié)省。為公路橋常用形式。,橋梁支座與墩臺,67,埋式橋臺當填土較高時，為減少橋臺長度節(jié)省圬工，可將橋臺前緣后退，使橋臺埋入錐體填土中而成的一種橋臺形式。 耳墻式橋臺在臺尾上部用兩片鋼筋混凝土耳墻代替實體臺身并與路堤連接，借以節(jié)省圬工。也可設(shè)計成埋入式。,橋梁支座與墩臺,68,重力式橋臺的組成 由臺帽、臺身（前墻、胸墻和后墻）及基礎(chǔ)等組成。 臺帽：支承橋跨，設(shè)有支承墊石和排水坡，一般用鋼筋混凝土做成； 臺身：承托著臺帽，并支擋路堤填土，它一般用石材或片石混凝土做成。,橋梁支座與墩臺,69,橋臺上部：應(yīng)伸入路堤一定深度，以保證橋臺和路堤的可靠連接

19、。 錐體填土：在路堤前端的填土應(yīng)按一定坡度做成錐形，稱。 主要尺寸橋臺全長、填土高度、埋置濃度及臺身平面尺寸等。臺帽的主要尺寸要求與橋墩類似。,橋梁支座與墩臺,70,2、輕型橋臺,主要特點：利用結(jié)構(gòu)本身的抗彎能力來減少圬工體積而使橋臺輕型化。 所用材料：鋼筋混凝土或少量配筋的混凝土。 主要用于公路橋梁。,橋梁支座與墩臺,71,1）薄壁輕型橋臺 常用的形式：懸臂式、扶壁式、撐墻式及箱式等。 懸臂輕型橋臺的優(yōu)點與薄壁墩類同，可依據(jù)橋臺高度，地基強度和土質(zhì)等因素選定。,橋梁支座與墩臺,72,薄壁輕型橋臺,橋梁支座與墩臺,73,2）支撐梁輕型橋臺 單跨或孔跨不多的小跨徑橋，在條件許可的情況下，可在輕型

20、橋臺之間或臺與墩間，設(shè)置35根支撐梁。 支撐梁設(shè)在沖刷線或河床輔砌線以下。梁與橋臺設(shè)置錨固栓釘，使上部結(jié)構(gòu)與支撐梁共同支撐橋臺承受臺后土壓力。,橋梁支座與墩臺,74,此時橋臺與支撐梁及上部結(jié)構(gòu)形成四鉸受力框架。 輕型橋臺可采用八字式和一字式翼墻擋土，如地形許可，可做成耳墻，形成埋置式輕型橋臺并設(shè)置溜坡。,橋梁支座與墩臺,75,3）框架式橋臺 一種在橫橋向呈框架式結(jié)構(gòu)的樁基礎(chǔ)輕型橋臺， 所受的土壓力較小，適用于地基載力較低、臺身較高、跨徑較大的梁橋。 構(gòu)造形式：雙柱式、墻式、半重力式和雙排架式、板凳式等。,橋梁支座與墩臺,76,A、雙柱式橋臺 框架式橋臺均采用埋置式，臺前設(shè)置溜坡。 為滿足橋臺與

21、路堤的連接，在臺帽上部設(shè)置耳墻，必要時在臺帽上方兩側(cè)設(shè)置擋板。,橋梁支座與墩臺,77,雙柱式橋臺與墻式橋臺,橋梁支座與墩臺,78,B、組合式橋臺,橋臺本身主要承受橋跨結(jié)構(gòu)傳來的豎向力和水平力，而臺后土壓力由其它結(jié)構(gòu)來承受，形成組合式橋臺。 組合方式：橋臺與錨定板組合，橋臺與擋土墻組合，橋臺與梁及擋土墻組合，框架式的組合，橋臺與重力式后座組合等。,橋梁支座與墩臺,79,錨定板橋臺構(gòu)造,橋梁支座與墩臺,80,4.2.5 墩臺的設(shè)計與計算,一、墩臺的設(shè)計荷載及其組合 1、重力式橋墩 按在橋墩各截面上可能產(chǎn)生的最大豎向力的情況進行組合。（雙孔重載）,橋梁支座與墩臺,81,驗算墩身強度和基底最大應(yīng)力。 在相鄰兩跨滿布活載的一種或幾種，必要時還可布置附加荷載（如制動力等）以產(chǎn)生墩身或基底最大壓應(yīng)力。,橋梁支座與墩臺,82,公路橋墩活載布置圖式,橋梁支座與墩臺,83,鐵路橋墩活載布置圖式,橋梁支座與墩臺,84, 按順橋向上可能產(chǎn)生的最大偏心和最大彎矩的情