桥梁下部结构的分类和受力特点

桥梁下部结构分类和受力特点

一、 桥梁下部结构分类

 重力式桥墩、重力式桥台、轻型桥墩、轻型桥台

(一) 重力式墩、台

1. 主要特点：

 靠自身重量来平衡外力而保持其稳定性

 墩、台身比较厚实,可以不用钢筋,用天然石材或片石砼砌筑

2. 适用：

 地基良好的大中型桥梁

 流冰、漂流物较多的河流

 砂石料方便地区的小桥

3. 缺点：

 圬工体积较大

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 自重和阻水面积较大

4. 分类：

① 桥墩：

 普通墩

 制动墩：比较厚实,承受单向较大的水平推力,防止出现一侧的拱桥倾坍；与梁桥重力式墩比较,具有拱座等构造设施

② 桥台：

 U型桥台是梁桥和拱桥常用的重力式桥台

 适用于：填土高度＜8-10m或跨度稍大的桥梁

 缺点：桥台体积和自重较大,增加了对地基的要求

③ 注意点：

 桥台的两个侧墙之间填土容易积水,结冰后冻胀,使侧墙产生裂缝

 宜使用渗水性较好的土夯填并做好台后排水措施

(二) 轻型墩、台

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1. 梁桥轻型墩、台

（1） 梁桥轻型桥墩

① 钢筋砼薄壁桥墩：

 施工简便,外形美观,过水性良好

 适用于：地基土软弱地区

 需耗费立模的木材和一定数量的钢筋

② 柱式桥墩：

 外形美观

 圬工体积少,重量较轻

③ 钻孔桩柱式桥墩：

 适合多种场合和各种地质条件

 通过增大桩径、桩长、用多排桩加建承台等措施,也能适用于更复杂的软弱地质条件以与较大的跨径和较高的桥墩

④ 柔性排架桥墩:

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 优点：用料省、修建简便、施工速度快

 缺点：用钢量大,使用高度和承载能力受到一定限制

 适用于：低浅宽滩河流、通航要求低、流速不大的水网地区河流上修建小跨径桥梁时采用

（2） 梁桥轻型桥台：

① 设有支撑梁的轻型桥台：

 适用于：单跨桥梁,桥孔跨径6-10m,台高＜6m

② 埋置式桥台：

 桥台受的土压力小,桥台的体积相应的减少

 由于台前护坡是用片石做表面防护的一种永久性设施,存在被洪水冲毁而使台身裸露的可能

 设计时需慎重的验算强度和稳定性

 分类：后倾式、肋形埋置式、双柱式、框架式

 桩柱式桥台：适合于各种土壤地基；适用X围：桥孔跨径8-20m,填土高度3-5m

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 填土高度＞5m,宜采用框架式埋置式桥台

③ 钢筋砼薄壁桥台：

 适用于：软弱地基

 构造和施工比较复杂,钢筋用量较多

④ 加筋土桥台：

 适用于：台后路基填土不被冲刷的中、小跨径桥梁,台高3-5m

2. 拱桥轻型桥墩、台

（1） 拱桥轻型桥墩：

① 带三角杆件的单向推力墩：

 只在桥不太高的旱地上采用

② 悬臂式单向推力墩：

 适用于两铰双曲拱桥

（2） 拱桥轻型桥台：

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 适用于：跨径＜13m的小跨径拱桥和桥台水平位移量很小的情况

 工作原理：当桥台受到拱的推力后,发生绕基底形心轴向路堤方向的转动,台后土产生抗力平衡拱的推力,从而使桥台的尺寸较小

① 八字形桥台：

 适合于：桥下需要通车或过水的情况

② U字型桥台：

 适合于：较小跨径桥梁

③ 背撑式桥台：

 适合于：较大跨径的高桥和宽桥

④ 靠背式框架桥台：

 适合于：非岩石地基上修建拱桥桥台

其他形式桥台：

① 组合式桥台：

 适用于：各种地质条件

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② 空腹式桥台：

 适用于：软土地基、河床无冲刷或轻微冲刷、水位变化小的河道上

③ 齿槛式桥台：

 适用于：软土地基和路堤较低的中小跨径拱桥

二、 桥梁下部结构的构造特点与受力特点

(一) 桥梁下部结构的构造特点

1. 重力式桥墩：

（1） 梁桥重力式桥墩：

 由墩帽、墩身、基础等组成

 墩帽要满足支座布置和局部承压的需要

（2） 拱桥重力式桥墩：

 具有拱座等构造设施

 制动墩比普通墩尺寸更厚实,能承受单向较大的水平推力,防止倾坍

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2. 重力式桥台〔U形桥台〕：

 由台帽、背墙、台身〔前墙、侧墙〕、基础、锥坡等组成

 背墙、前墙、侧墙结合成一体,兼有挡土墙和支撑墙的作用

3. 梁桥轻型桥墩：

（1） 钢筋砼薄壁桥墩：

 圬工体积小、结构轻巧

 比重力式桥墩可节约圬工量70%左右

（2） 柱式桥墩：

 由分离的2根或多根立柱〔或桩柱〕组成

 是公路桥梁中采用较多的桥墩形式之一

（3） 柔性排架桩墩

 由单排或双排的钢筋砼桩与钢筋砼盖梁连接而成

 主要特点：可以通过一些构造措施,将上部结构传来的水平力〔制动力、温度影响力等〕传递到全桥的各个柔性墩台,或相邻的刚性墩台上,以减少单个柔性墩所受到的水平力,

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从而达到减小桩墩截面的目的

4. 梁桥轻型桥台

（1） 设有支撑梁的轻型桥台：

 台身为直立的薄壁墙

 台身两侧有翼墙

 在两桥台下部设置支撑梁

 上部结构与桥台锚栓连接,构成四铰框架

（2） 埋置式桥台：

 台身埋在锥形护坡中

 只露出台帽在外以安置支座与上部结构

（3） 钢筋砼薄壁桥台：

 由扶壁式挡土墙和两侧的薄壁侧墙构成

（4） 加筋土桥台：

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 一般由台帽和由竖向面板、拉杆、锚定板、填料共同组合的台身组成

5. 拱桥轻型桥墩：

（1） 带三角杆件的单向推力墩：

 在普通墩的墩柱上,从两侧对称地增设钢筋砼斜撑和水平拉杆,用来提高抵抗水平推力的能力

 为了提高构件的抗裂性,可以采用预应力砼结构

（2） 悬臂式单向推力墩：

 墩柱顶部向两桥跨处伸出悬臂段

 当该墩的一侧桥孔遭到破坏,可以通过另一侧拱座上的竖向分力与悬臂长所构成的稳定力矩来平衡拱的水平推力导致的倾覆力矩

6. 拱桥轻型桥台

（1） 八字形桥台：

 台身由前墙和两侧的八字翼墙构成

（2） U字型桥台：

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 由前墙和平行于行车方向的侧墙组成

 桥台侧墙是拱上侧墙的延伸〔不同于U形重力式桥台〕

（3） 背撑式桥台：

 在八字桥台或U形桥台的前墙背后加一道或几道背撑,稳定性好

（4） 靠背式框架桥台：

 用三角形框架把台帽、前壁、耳墙和设置在不同标高且具有不同斜度的分离式基础连接而成

 水平和仰斜的基底能满足施工期间的稳定性,且能合理承受主拱作用力

(二) 桥梁下部结构的受力特点

1. 桥梁墩台总的受力特点：

 承担桥梁上部结构所产生的荷载

 并将荷载有效传递给地基基础

 起着承上启下作用

2. 桥墩受力特点：

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 桥墩为多跨桥梁中的中间支承结构物

 承受上部结构产生的竖向力、水平力、弯矩

 自然界的风力、流水压力

 偶然发生的地震力、冰压力、船只和漂流物的撞击力

3. 桥台受力特点：

 桥台设置在桥梁两端,除支承桥跨结构外,又是衔接两岸接线路堤的构筑物

 既能挡土护岸,又能承受台背填土与填土上车辆荷载所产生的附加土侧压力

4. 桥梁墩台的要求：

 自身应有足够的强度、刚度、稳定性

 对地基的承载能力、沉降量、基础之间的摩阻力也有一定的要求

 避免上述荷载作用下产生危害桥梁整体结构的水平、竖向位移和转角位移

5. 桥梁墩台受力计算：

 受力计算时的荷载与其组合应根据可能出现的各种荷载情况进行最不利的荷载组合

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