桥梁墩台基础.docx

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1、第一章概论 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX1 .地基：受结构物影响的那一部分地层，可分为人工地基和天然地基。基础：结构物与地基接触的部分，并将所受荷载全部传给地基。可分为浅基础（Hw5m ,且施工简单）和深基础（H5m）o2 .影响墩台基础设计的主要因素有上部结构类型、桥梁设计标准、桥位处水文地质条件及所处地理位置和总体美学规划要求等;其次如施工机具设备和技术力量、材料供应情况、地形及相邻结构物的影响及其他自然条件如冻结情况、施工水位等3 .墩台基础的受力特点Q）受力体系:墩台与

2、基础是一个连续一体的空间压穹构件。（2）影响因素（包括顺桥向和横桥向）影响上部结构的因素:汽车人群荷载、风荷载、温度等。水下土中的因素:水压力、土压力、水流、船舶流冰等漂流物的撞击力。地基土性质变化产生的因素:冻胀力。上部结构体系:梁桥（竖向支反力）、拱桥（竖向、水平支反力）、索吊桥和T型冈肺勾桥（正负反力）。（3）独特性：不同地理位置、不同地质条件，甚至同一座桥上不同位置的墩台基础，其所受力的状态和组合都不相同，控制条件可能是顺桥向也可能是横桥向。情况不明确时，两种情况都要验算。4 .汽车荷载制动力:按同向行驶的汽车荷载（不计冲击）计算，并对大跨径进行纵向折减。土重力:基底考虑浮力时，采用土

3、的浮容重;基底不考虑浮力时，若基底透1水则用天然容重，若基底不透水则用饱和容重：|汽车荷载引起的土压力采用车辆荷载加载，并换算成等代均布土层厚度计算。水浮力:基底位于透水地基上的桥梁墩台，稳定验算时应考虑设计水位的浮力，地基应力验算时仅考虑最低水位浮力或不考虑水的浮力。基础嵌入不透水地基的桥梁墩台不考虑水的浮力。可变作用的出现对结构构件产生有利影响时,该作用不计;多个偶然作用不同时参与组合。5 .梁板式桥梁桥墩作用效应组合（1）桥墩截面最大竖向力组合目的:验算墩身强度和基底最大压应力。布载方式:汽车荷载沿纵向布置在相邻两跨，并将集中力布置在支反力影响线最大处。若不等跨，集中力布置在大跨支反力影

4、响线最大处，其他可变作用方向应与大跨支反力作用效果相同。（2）桥墩截面顺桥向最大偏心距和最大弯矩组合目的:验算墩身强度、基底应力、偏心距及稳定性。布载方式:汽车单跨布载。若不等跨，应大跨布载，其他可变作用方向应与汽车荷载反力作用效果相同。（3）桥墩截面横桥向最大偏心距和最大弯矩组合目的:验算横桥向墩身强度、基底应力、偏心距及稳定性。布载方式:考虑其他可变荷载如横向风力、流水压力、撞击力等，顺桥向同，横桥向一列靠边布载（横向偏心距最大）。或是多列偏向（竖向力较大而横向偏心较小）。6.梁板式桥6 .梁重力式桥台作用效应组合重力式桥台基本同桥墩，可不考虑纵横向风力、流水流冰压力、撞击力等,但着重考虑

5、台后填土压力。只作顺桥向验算，除整体验算外还应对构件（侧墙、耳墙）进行验算。（1）最大水平力和最大后端弯矩组合:台后布置活载（车辆荷载）而桥上无活载;（2）最大前端弯矩组合:桥.上布活载（车道荷载），集中力布在支座上;（3）最大竖向力组合:桥上、台后同时布活载（车道荷载），集中力布在支座上或台后填土的破坏棱体.上。7 .拱桥桥墩顺桥向作用效应组合普通墩:相邻两孔结构重力，一孔或大孔满布汽车荷载（集中力在影响线最大处），其他可变作用中的汽车制动力、纵向风力、温度作用等。单向推力墩:大孔结构重力，大孔满布汽车荷载（集中力在影响线最大处），共他可变作用中的汽车制动力、纵向风力、温度作用等。8 .拱桥

6、桥台作用效应组合（1）桥上满布车道荷载，集中力布在拱脚水平推力影响线最大处，升温，制动力向路堤方向，台后按压实土侧压力考虑一桥台向路堤方向偏转趋势（2）台后破坏棱体布车辆荷载，降温，制动力向桥跨方向，台后按未压实土侧压力考虑一桥台向桥跨方向偏转趋势第二章桥梁墩台XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX3 .实体桥墩（重力式桥墩）是一实体坛工墩，主要靠自身的重量（包括上部结构重力）来平衡外力保证桥墩的稳定。具有不配筋，就地取材，刚度大，较强的防撞能力优点;阻水面积大，自重大的缺点。4 .柔性

7、壤各墩通过主梁连为一体，上部结构传来的纵向水平力（制动力、温度影响力等）按抗推刚度分配到各个墩台，刚度大的墩台水平力大，刚度小的桥墩水平力小，使得刚度小的桥墩顺桥向墩身尺寸减小，称为柔性墩。力学模型:柔性墩视为下端固定,顶端较支，具有一定墩顶位移的偏压杆件，绝大部分纵向水平力由刚性墩台承担。5 .重力式桥台（又称实体式桥台、U型桥台）由台身（前墙）、台帽、基础与两侧的翼墙（侧墙）组成，前墙与侧墙在平面上呈U形。特点:依靠自重与台腔内填土重平衡台后土压力，保持桥台稳定性。台身上有台帽支撑桥跨结构,并承受台后土压力;侧墙后缘深入路堤衔接引道,同时与台身共同承受土压力。一般用坛工材料就地建造，构造简

8、单，承压面大，但坛工体积大。6 .埋置式桥台将侧墙改成短小的钢筋混凝土耳墙，台身埋在锥形护坡中，只露出台帽以安装支座和上部结构，如此减小桥台所受的土压力，减小桥台体积和基础培工量。按台身结构形式可分为实体直立式、实体后倾式、肋墙式、桩柱式、框架式。7 .墩帽的功能、受力特点、尺寸拟定功能:直接皮承上部桥跨结构，利用放置其上的支座将上部结构自重及汽车人群荷载向下传递特点:受力集中，强度要求高。墩帽尺寸:i满足支座安放的要求、主梁施工吊装的要求;ii满足温度影响下梁的伸缩、荷载作用下梁挠曲引起的梁端转动的要求。顺桥向宽度b双排支座:bf+a/2+a /2+2C1+2C2单排支座:ba+2Cz+2C

9、2横桥向黄度B:多片主梁 BB +a（az ）+2cl+2c2Bl 一桥跨结构横桥向两边主梁中心距离。此外，还应考虑施工工作面要求。8 .墩身的功能:桥墩的主体，支承上部结构、传递荷载，承受水流、流冰、船只等漂浮物的冲击磨损。9 .梁式桥桥台的类型有:重力式桥台、埋置式桥台、轻型桥台、组合式桥台和承拉桥台。10 .台帽尺寸拟定顺桥向宽度b*l+eO/2+a/2+Cl+C2;背墙顶宽:片石砌体20.5m,混凝土、块石、料石砌体1.4m横桥向宽度B2桥面宽或引道路基宽11 .盖梁的力学模型i盖梁/i柱45时，盖梁与墩柱按刚构计算;i盖梁/i柱5时，双柱式盖梁按简支梁，多柱式盖梁按连续梁计算。跨高比

10、l/h5时，按一般钢筋混凝土构件计算;简支梁2l/hw5 ,连续梁或刚构2.5l/h45时，按短梁计算，不验算挠度。仅桩柱式墩台盖采设计时汽车横桥向布载特点（1）单柱式:计算支点负弯矩、各截面剪力时，汽车横桥向非对称布置，横向分配系数按偏心受压法计算。（2）双柱式:计算支点负弯矩时，汽车横桥向非对称布置,横向分布系数按偏心受压法计算;计算跨中正弯矩时，汽车横桥向对称布置，横向分布系数按杠杆法计算。（3）多柱式墩台盖梁:汽车横桥向按盖梁各控制截面的内力影响线来布置，横向分配系数按杠杆法计算。12桩柱式墩台盖梁计算时，为何要考虑支承宽度的影响，如何考虑？原因:力学模型将盖梁简化成点支承，但实际上支

11、承盖梁的墩柱面积较大，宽度较宽。结果致使盖梁计算内力偏大保守。办法：Q）负弯矩削峰:盖梁柱顶截面负弯矩，采用负弯矩包络图在柱顶处削峰的方法减小负弯矩值。（2）正弯矩减小跨径:跨中弯矩，采用减小跨径的方法来考虑支承宽度的影响。（3）计算盖梁正、负弯矩时,作用于支承宽度内的主梁荷载不计。13 .盖梁的抗扭验适用情况:汽车单孔偏载并制动刹车时;桥台桥孔侧汽车刹车时。验算对象:盖梁悬臂段跟部。14.为什么要进行墩顶水平位移的验算?实体墩与柔性墩、高墩在计算时墩顶水平位移时有何不同?原因:水平位移过大影响桥跨结构的正常使用，对于超静定结构还会产生附近内力。不同点:扩大基础上的实体墩台因截面尺寸较大，相对

12、刚度大，故不计墩身在水平力下弹性变形所产生的墩顶位移，只计算因基础转动所引起的墩顶水平位移。钢筋混凝土柔性墩、高墩墩顶位移=基底或承台转动引起的位移：!+墩身弹性变形引起的位移第三章天然地基浅基础 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX1 .基础按埋深可分为哪两类，二者有何区别？浅基础（明挖基础）:基础埋置深度小于基础窄边宽度,或埋深H5m可用简单方法施工（明把）的基础。它根据构造和尺寸大小可分为扩大基础、条形基础、筏板基础和箱基础。深基础:埋入土层较深，结构形式和施工方法较复杂的基础，包括桩基础

13、、沉井基础和地下连续墙等。区别:施工:浅基础在开挖基坑过程中，排水、坑壁稳定问题容易解决，而深基础则比较困难:设计:浅基础在设计中可以不考虑侧面土的抗力，而深基础必须单独考虑。2 .地基的分类天然地基:地基土保持自然形成的结构和特性。人工地基:地基土质较差，通过对地基土进行加固处理后，土的天然结构和性质发生改变。特殊地基:局部地区天然土的性质特殊，其性质极大影响基础的设计，如湿陷性黄土、多年冻土、压缩性极高的软土（弹簧土）。3 .扩大基础的定义、分类在墩台身底截面的基础上扩大而成，并埋于承载力较大地层.上形成的基础。根据受力特点和材料性能，可分为刚性扩大基础和柔性扩大基础。4刚性扩大基础的定义

14、、实现条件、适用地基条件采用坛工结构而不配置受力钢筋，但因具有足够截面，使得基础悬出墩台身底部截面的部分在地基反力作用下，最不利截面ow.qowTWt,截面不出现裂缝的基础称为刚性基础。实现条件:aamax时，基础悬出墩台身底部截面的部分在地基反力作用下，最不利截面ow UW.Tt，须配制抗拉和抗剪钢筋,形成钢筋混凝土的基础。7.基础埋深确定的原则，考虑的因素。原则:能浅则不深。考虑因素1 .桥位处地质条件-主要因素:地质剖西图、土的物理力学性质-选择持力层和基础类型。2.河流冲刷深度为防止基底以下土层被水流重损害掏空而使墩台倒塌，基础底面必须理于设计洪水位的最大冲刷线（局部冲刷线）以下一定深

15、度。3.当地冻结深度:。温度下降一土中孔隙水分冻结一 体积增大一吐体隆胀;.基础应埋置在天然最大冻结线以下一定深度。上部为外超静定结构的桥涵基础,应将基底埋入冻结线以下20.25m。4.上部结构类型和受力:（1）结构形式不同，要求不同，一般超静定结构对埋置深度的要求高于静定结构;（2）基础受力（大小、是否受水平力）:荷载大，埋深大;对于拱桥桥台，为了减少可能产生的水平位移和沉降差值，有时需要将基础设置在埋藏较深的坚实土层上。5桥位地形条件:当桥梁位于较陡的土坡上时,需考虑结构的稳定性，防止在较大的土侧压力作用下基础连同侧坡土体一起发生滑动。.要保证基底外缘至坡面有一定距离。6.保持持力层稳定的最小埋深:地表土易受自然环境（如冻融、雨雪