橋梁工程墩臺(tái)類型和構(gòu)造及設(shè)計(jì)計(jì)算

橋梁工程墩臺(tái)類型和構(gòu)造及設(shè)計(jì)計(jì)算第六篇橋梁墩臺(tái)橋梁墩臺(tái)類型和構(gòu)造1橋墩的設(shè)計(jì)與計(jì)算2橋臺(tái)的設(shè)計(jì)與計(jì)算3第一章橋梁墩臺(tái)的類型和構(gòu)造第一節(jié)墩臺(tái)類型及適用性橋梁下部結(jié)構(gòu)由橋墩、橋臺(tái)和基礎(chǔ)組成；橋梁墩（臺(tái)）主要由墩（臺(tái)）帽(蓋梁)、墩（臺(tái)）身和基礎(chǔ)三部分組成，如圖所示。梁的自重及梁所承受的荷載，通過(guò)橋臺(tái)、橋墩傳給地基。梁橋重力式墩臺(tái)

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外的城市橋梁中，涌現(xiàn)出豐富多彩的構(gòu)造形式，這些有：（1）單柱式墩,其截面可以是圓形、矩形、多角形等，這種橋墩的外貌輕盈，視空開(kāi)闊，造價(jià)經(jīng)濟(jì)；（2）多柱式墩，其柱頂各自直接支撐上部結(jié)構(gòu)的箱梁底板，柱間不設(shè)橫系梁，顯得挺拔有力，干凈利落；（3）矩形薄壁墩，這種墩常將表面作成紋理（豎向或橫向紋理），從而收到美觀的效果；（4）雙叉形和四叉形；（5）T形、V形和X形等，這些型式除滿足結(jié)構(gòu)受力的要求外，都是為了達(dá)到造型美觀的目的。

各種橋墩形式一、梁橋橋墩

橋墩按其構(gòu)造可分為實(shí)體橋墩、空心橋墩、柱式排架樁墩、柔性墩和框架墩等五種類型。（一）實(shí)體式（重力式）橋墩

實(shí)體橋墩是由一個(gè)實(shí)體結(jié)構(gòu)組成,主要靠自身重力平衡外力保證橋墩穩(wěn)定。它們由墩帽、墩身和基礎(chǔ)構(gòu)成。實(shí)體式（重力式）橋墩

柱式橋墩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是由分離的兩根或多根立柱（或樁柱）所組成。它的外型美觀，圬工體積少，因此是目前公路橋梁中廣泛采用的橋墩型式之一。柱式橋墩（a）單柱式；（b）雙柱式；（c）啞鈴式；（d）混合雙柱式（三）鋼筋混凝土薄壁式墩和空心墩

在一些高大的橋墩中，為了減少圬工體積，節(jié)約材料，減輕自重，減少軟弱地基的負(fù)荷，也可將墩身內(nèi)部做成空腔體、即所謂空心橋墩。這種橋墩在外形上與實(shí)體重力式橋墩并無(wú)大的差別，只是自重較實(shí)體重力式的輕，因此，它介于重力式橋墩和輕型橋墩之間。幾種常見(jiàn)的空心橋墩如圖所示。鋼筋混凝土方形空心墩鋼筋混凝土薄壁式橋墩（四）柔性（排架）墩

柔性排架樁墩其主要特點(diǎn)是，可以通過(guò)一些構(gòu)造措施，將上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的水平力（制動(dòng)力、溫度影響力等）傳遞到全橋的各個(gè)柔性墩臺(tái)，或相鄰的剛性墩臺(tái)上，以減少單個(gè)柔性墩所受到的水平力，從而達(dá)到減小樁墩截面的目的。柔性排架樁墩二、拱橋橋橋墩拱橋橋墩墩通常采采用實(shí)體式（（重力式式）和樁（柱））式墩（1）拱座拱座相當(dāng)當(dāng)于梁式式橋墩（（臺(tái)）的的墩（臺(tái)臺(tái)）帽是是直接支支撐拱圈圈的部分分，相鄰鄰橋跨的的拱推力力相互抵抵消后，，將不平平衡的推推力傳至至墩身。。它的主要要作用是是：在它它的一側(cè)側(cè)的橋孔孔因某種種原因遭遭到毀壞壞時(shí)，能能承受住住單側(cè)拱拱的恒載載水平推推力，以以保證其其另一側(cè)側(cè)的拱橋橋不致遭遭到傾坍坍。當(dāng)施工時(shí)時(shí)為了拱拱架的多多次周轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，或者者當(dāng)纜索索吊裝設(shè)設(shè)計(jì)的工工作跨徑徑受到限限制時(shí)為為了能按按橋臺(tái)與與某墩之之間或者者按某兩兩個(gè)橋墩墩之間作作為一個(gè)個(gè)施工段段進(jìn)行分分段施工工，在此此情況下下也要設(shè)設(shè)置能承承受部分分恒載單單向推力力的制動(dòng)動(dòng)墩。如如圖所示示：（2）單向推推力墩?qǐng)D6-1-6拱橋輕型型單向推推力墩（a為斜撐墩墩b為懸臂墩墩）a)b)（3）相鄰兩兩孔推力力不相等等的橋墩墩變更相鄰鄰的矢跨跨比，調(diào)調(diào)整拱座座位置或或拱上結(jié)結(jié)構(gòu)形式式而使兩兩推力或或推力對(duì)對(duì)橋墩彎彎矩大致致相等。。一種是重力式墩墩臺(tái)。這類墩墩、臺(tái)的的主要特特點(diǎn)是靠靠自身重量量來(lái)平衡外外力而保保持其穩(wěn)穩(wěn)定。因因此，墩墩身、臺(tái)臺(tái)身比較較厚實(shí)，，可以不不用鋼筋筋，而用用天然石石材或片片石混凝凝土砌筑筑。它適適用于地地基良好好的大、、中型橋橋梁，或或流冰、、漂浮物物較多的的河流中中。在砂砂石料方方便的地地區(qū)，小小橋也往往往采用用重力式式墩、臺(tái)臺(tái)。其主主要缺點(diǎn)點(diǎn)是圬工體積積較大，因而其其自重和阻阻水面積積也較大。。另一種是是輕型墩臺(tái)臺(tái)。一般說(shuō)說(shuō)來(lái)，這這類墩臺(tái)臺(tái)的剛度度小，受受力后允允許在一一定的范范圍內(nèi)發(fā)生彈性性變形，所用的的建筑材材料大都都以鋼筋筋混凝土土和少筋筋混凝土土為主，，但也有有一些輕輕型墩臺(tái)臺(tái)，通過(guò)過(guò)驗(yàn)算后后可以用用石料砌砌筑。一、梁橋橋橋臺(tái)重力式橋橋臺(tái)主要要靠自重來(lái)平平衡臺(tái)后的土土壓力，，通常用用石料、、片石混混凝土或或混凝土土等圬工工材料建建造。重力式U型橋臺(tái)a)梁橋橋臺(tái)臺(tái)b）拱橋橋橋臺(tái)埋置式橋橋臺(tái)將臺(tái)臺(tái)身大部部分埋入入錐形護(hù)護(hù)坡（溜溜坡）內(nèi)內(nèi)，縮短短翼墻（（耳墻）），僅由由臺(tái)帽兩側(cè)側(cè)耳墻與路堤銜銜接，如如圖所示示：埋置式橋橋臺(tái)樁柱式橋橋臺(tái)樁柱式橋橋臺(tái)是當(dāng)當(dāng)前常用用的橋臺(tái)臺(tái)形式之之一，它它比實(shí)體體埋置式式橋臺(tái)能能節(jié)省更更多的圬圬工，而而且施工工更為簡(jiǎn)簡(jiǎn)易，如如圖所示示：輕型橋臺(tái)臺(tái)的體積積輕巧、、自重較較小，一一般由鋼鋼筋混凝凝土材料料建造，，它借助助結(jié)構(gòu)物物的整體剛度度和材料料強(qiáng)度承受外力力，從而而可節(jié)省省材料，，降低對(duì)對(duì)地基強(qiáng)強(qiáng)度的要要求和擴(kuò)擴(kuò)大應(yīng)用用范圍，，為在軟軟土地基基上修建建橋臺(tái)開(kāi)開(kāi)辟了經(jīng)經(jīng)濟(jì)可行行的途徑徑。圬工薄壁壁輕型橋橋臺(tái)薄壁輕型型橋臺(tái)（一）齒齒檻式橋橋臺(tái)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)點(diǎn)：基底面積積較大，，可以支支承一定定的垂直直壓力；；底板下的的齒檻可可以增加磨擦擦和抗滑滑的穩(wěn)定性；；臺(tái)背做成成斜擋板板，利用用它背面面的原狀狀土和前前墻背面面的新填填土，共共同平衡衡拱的水水平推力力；前墻與后后墻板之之間的撐撐墻可以以提高結(jié)構(gòu)構(gòu)的剛度度；齒檻的寬寬度和深深度一般般不小于于50cm。這種橋橋臺(tái)適用用于軟土土地基和和路堤較較低的中中小跨徑徑拱橋。。空腹式橋橋臺(tái):前墻、后墻、基礎(chǔ)板和撐墻等部分組組成。前墻承受受拱圈傳傳來(lái)的荷荷載，后后墻支承承臺(tái)后的的土壓力力。在前前后墻之之間設(shè)置置撐墻3～4道，作為為傳力構(gòu)構(gòu)件，并并對(duì)后墻墻起到扶扶壁，對(duì)對(duì)基礎(chǔ)板板起到加加勁作用用。組合式橋橋臺(tái)組合式橋橋臺(tái)由臺(tái)身和后后座兩部分組組成臺(tái)身身部分承承受拱的的豎直壓壓力，后座部分分則通過(guò)過(guò)后座底底板的摩摩阻力及及臺(tái)后的的土側(cè)壓壓力來(lái)平衡拱拱的水平平推力。。正確的選選擇原則則是：在在滿足使用用功能的前提下下，應(yīng)符符合因地制宜宜、就地取材材、方便施工工和養(yǎng)護(hù)、以達(dá)到到適用、安安全、經(jīng)濟(jì)、與周圍環(huán)境境協(xié)調(diào)、造型美觀觀的目的。。橋梁墩墩臺(tái)的設(shè)設(shè)計(jì)與結(jié)結(jié)構(gòu)受力力、地質(zhì)質(zhì)構(gòu)造、、土基條條件、水水文、水水利以及及河床性性質(zhì)有關(guān)關(guān)。必須保持持墩臺(tái)的強(qiáng)強(qiáng)度和穩(wěn)定性1.順橋向墩墩帽最小小寬度b如圖所示示，b為：式中：f—相鄰兩跨跨支座間間的中心心距；e0—伸縮縫寬寬，中小小橋?yàn)?cm～5cm；大跨徑徑橋梁可可按溫度度變化及及施工放放樣、安安裝構(gòu)件件可能出出現(xiàn)的誤誤差等決決定；溫溫度變化化引起的的變位為為：（一）.梁式橋的的實(shí)體墩墩墩（臺(tái)））帽厚度度一般不不小于50cm（二）.墩、臺(tái)帽帽平面尺尺寸其中：l—橋跨的計(jì)計(jì)算長(zhǎng)度度（因橋橋梁的分分孔、聯(lián)聯(lián)長(zhǎng)、固固定支座座與活動(dòng)動(dòng)支座布布置不同同而不同同）；—溫度變化化幅度值值，可采采用當(dāng)?shù)氐刈罡吆秃妥畹驮略缕骄鶜鈿鉁丶皹驑蚩鐫仓瓿蓵r(shí)時(shí)的溫度度計(jì)算決決定；—材料的線線膨脹系系數(shù)，鋼鋼筋混凝凝土構(gòu)造造物為；；、—橋跨結(jié)構(gòu)構(gòu)過(guò)支座座中心線線的長(zhǎng)度度；a、—橋跨結(jié)構(gòu)構(gòu)支座順順橋向?qū)拰挾?；c1—順橋向支支座邊緣緣至墩身身邊緣的的最小距距離，見(jiàn)見(jiàn)表5-1-1及圖5-1-8；c2—檐口寬度度，5cm～10cm。e0=L×t×αt支座邊緣緣距臺(tái)邊邊緣最小小距離2.橫橋向墩墩帽最小小寬度BB為橋跨結(jié)結(jié)構(gòu)兩外外側(cè)邊支支座中心心距+支座底板板橫向?qū)拰挾?2C2+支座墊板板至墩臺(tái)臺(tái)邊緣最最小寬度度的兩倍倍。b≥a/2+e1+e0/2+C1+C23.順橋向臺(tái)臺(tái)帽最小小寬度b其中式中符號(hào)號(hào)意義同前所所示。4.橫橋向臺(tái)帽最最小寬度B除應(yīng)考慮支座座布置情況外外，還應(yīng)結(jié)合合橋面寬度（（包括人行道道）及接線路路基寬度決定定，使車輛及及行人交通順順暢、安全方方便。拱橋拱座的縱縱、橫向?qū)挾榷瓤赏瑯痈鶕?jù)據(jù)以上方法結(jié)結(jié)合拱腳尺寸寸等情況決定定，但是大跨跨徑橋梁墩臺(tái)臺(tái)臺(tái)帽寬度需需視上部結(jié)構(gòu)構(gòu)類型而定。。（三）實(shí)體墩墩臺(tái)頂帽鋼筋筋的配置配筋實(shí)例二、墩（臺(tái)））的構(gòu)造要求求（一）對(duì)石料料及混凝土墩墩臺(tái)的要求（二）對(duì)鋼筋筋混凝土墩臺(tái)臺(tái)的要求三、支承墊石石基礎(chǔ)擴(kuò)散角角（剛性角））、沉降、頂頂寬的估算、、側(cè)坡具體尺寸、、鋼筋的要要求一、作用計(jì)算算（一）永久作作用1.結(jié)構(gòu)重力；2.土的重力及土土側(cè)壓力；3.預(yù)加力；4.水的浮力；5.混凝土收縮及及徐變、基礎(chǔ)礎(chǔ)變位的作用用。第三節(jié)墩墩臺(tái)的作用計(jì)計(jì)算與有關(guān)規(guī)規(guī)定（二）可變作作用1、汽車制動(dòng)力力；2、流水壓力、、冰壓力；3、支座摩阻力力；4、風(fēng)力。（三）偶然作作用1、地震作用用；2、作用在墩墩身上的船只只或漂浮物的的撞擊力。二、作用效應(yīng)應(yīng)組合原則1.只有在墩臺(tái)上上可能出現(xiàn)的的作用，才進(jìn)進(jìn)行效應(yīng)的組合；2.當(dāng)可變作用的的出現(xiàn)對(duì)墩臺(tái)產(chǎn)生有有利影響的時(shí)候，該作作用效應(yīng)不應(yīng)應(yīng)參與組合；；3.施工階段作用用效應(yīng)的組合合，應(yīng)按計(jì)算算需要及墩臺(tái)臺(tái)所處條件而而定，結(jié)構(gòu)上上的施工人員員和機(jī)具設(shè)備備均應(yīng)該按臨時(shí)荷載加以考慮；4.多個(gè)偶然作用用不同時(shí)參與組組合；三、墩臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)的有關(guān)規(guī)定定（一）.墩臺(tái)的沉降和和位移；（1）簡(jiǎn)支梁橋的的墩臺(tái)沉降和位移的的容許極限值值，不宜超過(guò)：：①墩臺(tái)均勻總沉沉降值的2√L；②相鄰墩臺(tái)均勻勻總沉降1.0√L；③墩臺(tái)頂面的的水平位移值值0.5√L；（2）拱橋墩臺(tái)的的沉降和位移的允許值由計(jì)計(jì)算確定（3）水平位移的計(jì)算算，一般將橋梁實(shí)實(shí)體墩作為一個(gè)在在基礎(chǔ)頂面固結(jié)的懸懸臂梁，同時(shí)不考慮由于于墩頂位移后垂直直作用引起的彎矩矩。計(jì)算結(jié)果偏大大。（二）柱式墩臺(tái)蓋蓋梁的計(jì)算墩臺(tái)蓋梁與柱應(yīng)按按剛構(gòu)計(jì)算，當(dāng)蓋梁與柱柱的線剛度（EI/l)之比大于5時(shí)，雙柱式蓋梁可可按簡(jiǎn)支梁計(jì)算，多柱式墩臺(tái)臺(tái)蓋梁可按連續(xù)梁計(jì)算。規(guī)范規(guī)定：四、墩臺(tái)設(shè)計(jì)的內(nèi)內(nèi)容和要求（1）墩身任意截面應(yīng)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，在荷載作用下不不致破壞，也不得得發(fā)生過(guò)大的裂縫縫等病害。（2）橋墩基本是壓彎彎結(jié)構(gòu)件，必須保保證縱向撓曲的穩(wěn)定性（3）在各種作用下墩墩頂彈性水平位移不不宜過(guò)大（4）必須驗(yàn)算墩臺(tái)的整體抗傾覆和抗滑動(dòng)的的穩(wěn)定性。驗(yàn)算步驟：（1）該驗(yàn)算項(xiàng)目最不利作用效應(yīng)組組合的計(jì)算（2）計(jì)算在相應(yīng)作用用效應(yīng)組合下，控控制截面的最大應(yīng)力、偏心值值或位移值和穩(wěn)定定性（3）進(jìn)行截面強(qiáng)度、合力偏心距或位移以穩(wěn)定性驗(yàn)算第四節(jié)墩臺(tái)的的附屬結(jié)構(gòu)物一、錐坡護(hù)坡及溜溜坡為了保護(hù)橋臺(tái)與引引道邊坡的穩(wěn)定，，防止沖刷水毀，，應(yīng)該在兩側(cè)及岸岸墩向河側(cè)設(shè)置錐錐形護(hù)坡。岸墩前前的稱為溜坡。二、破冰體：破冰棱設(shè)置在最低低水位線以下0.5,到最高水位以上1.0m破冰體與實(shí)體墩示示意三、橋臺(tái)搭板一、擬定橋墩各部部尺寸:根據(jù)橋梁上部構(gòu)造造的寬度選定墩頂頂長(zhǎng)度二、計(jì)算與驗(yàn)算要要點(diǎn)（一）作用效應(yīng)計(jì)計(jì)算1梁橋重力式橋墩第一種組合：按橋橋墩各截面上可能能產(chǎn)生的最大豎向力的情況進(jìn)行組合，，驗(yàn)算墩身強(qiáng)度和基底最最大應(yīng)力，兩跨滿可變作用用的一種或幾種。。第二種組合：按橋橋墩各截面在順橋方向上可能產(chǎn)生的最大偏心和最大彎矩的情況進(jìn)行組合。。在相鄰兩孔的一一孔上，布置可變變作用.驗(yàn)算墩身強(qiáng)度、基底應(yīng)力、偏心矩以及橋墩的穩(wěn)定性第三種組合：按橋橋墩各截面在橫橋方向可能產(chǎn)生最大偏心和最大彎矩的情況進(jìn)行組合。。將可變作用布布置偏于橋面的一一側(cè)。驗(yàn)算墩身強(qiáng)度、基底應(yīng)力、偏心矩以及橋墩的穩(wěn)定性第二章橋墩的的設(shè)計(jì)與計(jì)算第一節(jié)實(shí)體式式（重力式）橋墩墩橋墩上縱向布載情情況橋橋墩上上橫向布載情況2拱橋重力式橋墩（1）順橋方向的作作用及其效應(yīng)組合合對(duì)于普通橋墩應(yīng)為為相鄰兩孔的永久久作用，在一孔或跨徑較大的的一孔滿布汽車車車道荷載和人群荷荷載，其它可變作用中中的汽車制動(dòng)力、縱向向風(fēng)力、溫度影響響力等，并由此對(duì)橋墩墩產(chǎn)生不平衡水平平推力、豎向力和和彎矩對(duì)于單向推推力墩則只考慮相相鄰兩孔中跨徑較較大一孔的永久作作用效應(yīng)。圖6-2-2不等跨拱橋橋墩受受力情況（2）橫橋向的作用及及其效應(yīng)組合在橫橋方向作用于于橋墩上的外力有有風(fēng)力、流水壓力力、冰壓力、船只只或漂浮物撞擊力力、或地震力等。。但是對(duì)于公路橋橋梁，橫橋方向的受力驗(yàn)驗(yàn)算一般不控制設(shè)設(shè)計(jì)。以上所述的各種作作用效應(yīng)組合是對(duì)對(duì)重力式橋墩而言言的，對(duì)于其它型型式的橋墩，則要要根據(jù)它們的構(gòu)造造和受力特點(diǎn)進(jìn)行行具體分析，然后后參照上述的一般般原則，進(jìn)行個(gè)別別的作用效應(yīng)組合合。這里要提出注注意的是：第一，不論對(duì)于哪哪一種形式的橋墩墩，均應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)態(tài)的設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行行作用效應(yīng)的組合合。第二，《橋規(guī)》中還規(guī)定，有些可可變作用實(shí)際上不可能同時(shí)出現(xiàn)或或是同時(shí)參與組合合的概率比較小，不應(yīng)同時(shí)考慮慮其作用效應(yīng)的組組合。都必須滿足橋梁規(guī)規(guī)范中規(guī)定的強(qiáng)度安全系數(shù)和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定系數(shù)對(duì)于梁橋和拱橋重重力式橋墩的計(jì)算算，雖然在作用效效應(yīng)組合的內(nèi)容上上稍有不同，但是是就某個(gè)截面而言言，這些外力都可可以合成為豎向和水平方向的合力（用和和表示）以及繞該該截面x–x軸和y–y軸的彎矩（用和表示），如如圖所示。墩身底截面強(qiáng)度驗(yàn)驗(yàn)算（二）墩身截面強(qiáng)強(qiáng)度和偏心距驗(yàn)算算對(duì)于較矮的橋墩一一般驗(yàn)算墩身的突變處截面和墩底截面；對(duì)于較高的橋墩墩，由于控制截面面不確定在墩身底底部，則應(yīng)沿墩身身豎向每隔2到3米驗(yàn)算一個(gè)截面。（三）墩頂水平位位移的驗(yàn)算對(duì)于高度超過(guò)20m的重力式墩臺(tái)，應(yīng)應(yīng)驗(yàn)算墩頂沿順橋橋向的彈性位移，，并使其符合規(guī)定定要求。墩臺(tái)頂面面水平位移的容許許極限值為:（四）承臺(tái)基礎(chǔ)底底面巖土的承載力力和偏心距驗(yàn)算1.基地巖土的承載力力驗(yàn)算:基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和基基低巖石的承載力力加以驗(yàn)算（1）當(dāng)基底只承受軸心荷載：(2）當(dāng)基底單向偏心受壓，承受豎向力N和彎矩M的共同作用時(shí)，還還應(yīng)滿足下式條件件：（3）當(dāng)基底雙向偏心受壓，承受豎向力N和繞x軸彎矩與y軸彎矩共同作用時(shí)時(shí)，還應(yīng)滿足下式式條件：當(dāng)設(shè)置在基巖上的的橋墩基底的合力力偏心距超出核心半半徑時(shí)，其基底的一邊邊將會(huì)出現(xiàn)拉應(yīng)力力，由于不考慮基基底承受拉應(yīng)力，，故需按基底應(yīng)力力重分布，重新驗(yàn)驗(yàn)算基底最大壓應(yīng)應(yīng)力，其驗(yàn)算公式式如下：2基底合力偏心距的的驗(yàn)算(1)為了使永久作用基基底拉應(yīng)力分布比比較均勻，防止基基底最大壓應(yīng)力與與最小壓應(yīng)力相差差過(guò)大，導(dǎo)致基底底產(chǎn)生不均勻沉陷陷和影響橋墩的正正常使用，故在設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)基底合力偏心距加加以限制。應(yīng)滿足表的要求求。荷載情況`地基條件合力偏心距備注墩臺(tái)僅承受永久作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合非巖石地基拱橋、剛構(gòu)橋墩臺(tái)，其合力作用點(diǎn)應(yīng)盡量保持在基底重心附近墩臺(tái)承受作用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合或偶然作用（地震作用除外）標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合非巖石地基應(yīng)考慮應(yīng)力重分布，且符合抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)較破碎~極破碎巖石地基完整、較完整巖石地基(2)基底重心軸的偏心心矩(3)單向或雙向偏心受受壓（五）墩基礎(chǔ)的穩(wěn)穩(wěn)定性驗(yàn)算1抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算算即：上述方程左邊第一一項(xiàng)為穩(wěn)定力矩，第二項(xiàng)為傾覆力矩。由此可見(jiàn)，抵抗傾傾覆的穩(wěn)定系數(shù)可按下式驗(yàn)算：式中：–––穩(wěn)定力矩；–––傾覆力矩；–––不考慮其分項(xiàng)系數(shù)數(shù)和組合系數(shù)的作作用標(biāo)準(zhǔn)值組合或或偶然作用（地震震除外）標(biāo)準(zhǔn)值組組合引起的豎向力力（kN）；–––豎向力對(duì)驗(yàn)算截面面重心的力臂（m）；–––不考慮其分項(xiàng)系數(shù)數(shù)和組合系數(shù)的作作用標(biāo)準(zhǔn)值組合或或偶然作用（地震震除外）標(biāo)準(zhǔn)值組組合引起的水平力力（kN）；–––在截面重心與合力力作用點(diǎn)的連接線線上，自截面重心心至驗(yàn)算傾覆軸的的距離（m）；–––所有外力的合力R在驗(yàn)算截面的作用用點(diǎn)對(duì)基底重心的的偏心距。2抗滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算算抵抗滑動(dòng)的穩(wěn)定系系數(shù)Kc，按下式驗(yàn)算：式中：–––各豎向力的總和（（包括水的浮力））；–––抗滑穩(wěn)定水平力總總和；–––滑動(dòng)水平力總和；；–––基礎(chǔ)底面（圬工））與地基土之間的的摩擦系數(shù)，若無(wú)無(wú)實(shí)測(cè)值時(shí)可參照照表6-2-2選取。一、柱式橋墩的構(gòu)構(gòu)造特點(diǎn)第二節(jié)樁柱式式橋墩橋墩的立面形式（一）蓋梁設(shè)計(jì)1.作用計(jì)算永久作用、可變作作用、施工吊裝荷荷載、橋墩沿縱向向的水平力2.作用效應(yīng)計(jì)算：3.截面配筋計(jì)算：彎矩和剪力包絡(luò)圖圖（二）墩柱設(shè)計(jì)1.作用計(jì)算：永久作用、汽車作作用2.截面配筋:軸心受壓或偏心受受壓計(jì)算3.裂縫驗(yàn)算：0.20mm,0.15mm二、設(shè)計(jì)與計(jì)算要要點(diǎn)第三節(jié)柔性排排架樁橋墩一、橋墩形式與一一般構(gòu)造二、設(shè)計(jì)與計(jì)算要要點(diǎn)梁橋柔性墩計(jì)算圖圖式（一）基本假設(shè)（1）外荷載除汽車荷荷載外，還要計(jì)入入汽車制動(dòng)力、溫溫度影響力，必時(shí)時(shí)還包括墩身受到到的風(fēng)力，但梁身身的混凝土收縮、、徐變等次要因素素可忽略不計(jì)。（2）計(jì)算制動(dòng)力時(shí),各墩臺(tái)受力按墩頂抗推剛度分配。在計(jì)算土壓力時(shí)，如設(shè)有實(shí)體剛性墩臺(tái)，則全部由有關(guān)剛性墩臺(tái)承受。如均為柔性墩，則由岸墩承受土壓力，并假定此時(shí)各個(gè)墩頂與上部構(gòu)造之間不發(fā)生相對(duì)位移。（3）計(jì)算溫度變形時(shí)，墩對(duì)梁產(chǎn)生的豎向彈性拉伸或壓縮影響忽略不計(jì)，而只計(jì)樁墩頂部水平力對(duì)樁墩所引起的彎矩的影響。（4）在計(jì)算梁墩之間橡膠支座的水平力剪切變形時(shí)，忽略因梁體的偏轉(zhuǎn)角對(duì)它的影響。柔性墩結(jié)構(gòu)及計(jì)算算圖示鋼筋混凝土柔性排排架樁墩臺(tái),是由成排的預(yù)制打打入樁或鉆孔灌注注樁頂連接鋼筋混混凝土蓋梁組成的的.（二）計(jì)算步驟1墩抗推剛度的計(jì)算算1、當(dāng)墩柱下端固定定在基礎(chǔ)或承臺(tái)頂頂面時(shí)，2、當(dāng)考慮樁側(cè)土的的彈性抗力時(shí)，則則按樁基礎(chǔ)的有關(guān)關(guān)公式計(jì)算，上式中：——單位水平力作用在在第i個(gè)柔性墩頂產(chǎn)生的的水平位移（m/kN）；——第i墩柱下端固接處到到墩頂?shù)母叨龋╩）；I——墩身橫截面對(duì)形心心軸的慣性矩（m2墩頂制動(dòng)力的計(jì)算算式中：——作用在第i墩臺(tái)的制動(dòng)力（kN）；——全橋（或一聯(lián)）承承受的制動(dòng)力（kN）。于是墩頂水平位位移為：3.梁的溫度變形引引起的水平力當(dāng)溫度下降時(shí)橋橋梁上部結(jié)構(gòu)將將縮短，兩岸邊邊排架向河心偏偏移。當(dāng)溫度上上升時(shí)，橋梁上上部結(jié)構(gòu)將伸長(zhǎng)長(zhǎng)，兩岸邊排架向路路堤偏移。因此，無(wú)論溫溫度升高或降低低，必然存在一一個(gè)溫度變化偏移值等于零的的位置（稱為溫度中心心）。在求排架架的偏移值時(shí)，，需先求出這個(gè)個(gè)位置。溫度變化時(shí)柔性性排架墩的偏移移圖式如圖所示，圖中中：x0——為溫度中心0––0線至0號(hào)排架的距離；；i——樁的序號(hào)，i=0，1，2……n，n為總排架數(shù)減1；——第跨的跨徑。如果用x1、x2……xi表示自0—0線至1，2……i號(hào)排架的距離，，則得各墩頂部部由溫度變化引引起的水平位移移為：式中：——上部結(jié)構(gòu)的線膨膨脹系數(shù)；——溫度升降的度數(shù)數(shù)。，均帶有正正負(fù)號(hào)，以自0—0線指向x軸正軸為正各排架樁頂所受受的溫度力為:在溫變作用下，，各墩頂水平力力之和必為零，，即：聯(lián)立解式便得到到(6-2-10)，當(dāng)各跨跨徑相同同都為L(zhǎng)時(shí):4.由于墩頂產(chǎn)生水水平位移、豎向向力引起墩身彎彎矩而產(chǎn)生的水水平力豎向力包括上部部結(jié)構(gòu)恒載及活活載反力，墩身身自重忽略不計(jì)計(jì)，近似取柔性性墩身變形曲線線為二次拋物線線如圖所式，柔性墩變形曲線線以一跨梁（水平平鏈桿）與柔性性墩組成的一個(gè)個(gè)一次超靜定結(jié)結(jié)構(gòu)，取水平鏈鏈桿軸力為贅余余未知力，于是是：5.由于墩頂偏心彎彎矩產(chǎn)生的水平平力第四節(jié)空一、空心墩構(gòu)造形形式和要求（一）構(gòu)造形式式和特點(diǎn)空心墩截面面形式空心橋墩二、設(shè)計(jì)與與計(jì)算要點(diǎn)點(diǎn)（一）空心心墩的承載載力和穩(wěn)定定性計(jì)算:偏心受壓構(gòu)構(gòu)件、鋼筋筋的強(qiáng)度和和整體穩(wěn)定定性（二）空心心墩頂位移移的計(jì)算：：1.動(dòng)力作用下下的位移值值的計(jì)算(1)制動(dòng)力及梁梁上風(fēng)力作作用下墩頂頂位移計(jì)算算空心橋墩在在構(gòu)造尺寸寸上應(yīng)符合合下列規(guī)定定：（1）墩身最小小壁厚，對(duì)對(duì)于鋼筋混混凝土不宜宜小于30厘米，對(duì)于于混凝土不不宜小于50厘米。（2）墩身內(nèi)應(yīng)應(yīng)設(shè)橫隔梁梁或縱、橫橫隔板，以以加強(qiáng)墩壁壁的局部穩(wěn)穩(wěn)定性。（3）墩身周圍圍應(yīng)設(shè)置適適當(dāng)?shù)耐L(fēng)風(fēng)孔或泄水水孔，孔的的直徑不小小于20厘米；墩頂頂實(shí)體段以以下應(yīng)設(shè)置置帶門(mén)的進(jìn)進(jìn)入洞或相相應(yīng)的檢查查設(shè)備。(2)風(fēng)力作用下下墩頂位移移計(jì)算(3)彎矩作用下下墩頂位移移計(jì)算式中：P———墩頂集中力力；l—

E——彈性模量；

I——截面慣性矩；

q——均布荷載；

M0——墩頂集中彎矩。2.溫度位移日照引起的橋墩墩溫度位移是不不可忽視的，但但目前對(duì)其尚無(wú)無(wú)統(tǒng)一的計(jì)算公公式。當(dāng)墩頂無(wú)無(wú)支撐約束時(shí)式中：H——

——鋼筋混凝土的膨脹系數(shù)；

T0——墩身截面的最大溫差；

b,b0——截面寬度與空心部分截面寬度；

K4C4——常數(shù)；

I0——墩身截面重心軸慣性矩。（三）墩壁的局局部穩(wěn)定性驗(yàn)算算圓形空心混凝土土或鋼筋混凝土土橋墩中心受壓壓短波局部穩(wěn)定的臨界應(yīng)力簡(jiǎn)化化公式為：圓形空心墩在中中心受壓下長(zhǎng)波失穩(wěn)的臨界應(yīng)力公式為為：式中：E——彈性模量t——壁厚R——中面半徑。式中：l——橋墩高度m——高度方向失穩(wěn)時(shí)時(shí)的變形狀態(tài)系系數(shù)；n——反映失穩(wěn)時(shí)截面面變形狀態(tài)系數(shù)數(shù)?？梢?jiàn)長(zhǎng)波局部穩(wěn)穩(wěn)定臨界應(yīng)力非非但與t/R有關(guān)，而且與l有關(guān)。但其最低低值即控制值，，是當(dāng)n=2,m=1時(shí)，此時(shí)僅與t/R和E有關(guān)。對(duì)于矩形空心板板橋墩，其計(jì)算算方法與圓形墩墩不同：符號(hào)含義示意矩形墩板墻壁局部失穩(wěn)形形態(tài)墩壁局部穩(wěn)定計(jì)計(jì)算圖示示例（四）固端應(yīng)力力估算在距離墩頂和墩墩底實(shí)體段一定距離離（0.5~1.0R外）的截面上，其應(yīng)應(yīng)力分布尚符合合材料力學(xué)的計(jì)計(jì)算結(jié)果，故可可把空心墩視為為一偏心受壓構(gòu)構(gòu)件；兩端部分分應(yīng)考慮固端應(yīng)應(yīng)力的影響。（五）溫度應(yīng)力力1.豎向溫度應(yīng)力（1）豎向局部溫度度應(yīng)力（2）豎向外約束溫溫度應(yīng)力2.橫向溫度應(yīng)力（1）橫向框架約束束溫度應(yīng)力溫度應(yīng)力計(jì)計(jì)算圖示（2）橫向自約束應(yīng)應(yīng)力（六）空心墩墩墩帽計(jì)算：墩帽的高度（七）橋墩自振振周期的計(jì)算：：懸臂梁來(lái)考慮第一節(jié)實(shí)體體式(重力式)橋臺(tái)計(jì)算二、設(shè)計(jì)要點(diǎn)：：應(yīng)計(jì)入車輛作用用引起的土側(cè)壓壓力（一）施加在橋橋臺(tái)上的作用1.永久作用1）上部結(jié)構(gòu)重力力通過(guò)支座（或或拱座）在臺(tái)帽帽上的支承反力力；2）橋臺(tái)重力（包包括臺(tái)帽、臺(tái)身身、基礎(chǔ)和土的的重力）；3）混凝土收縮在在拱座處引起的的反力；4）水的浮力；5）臺(tái)后土側(cè)壓力力，宜以主動(dòng)土土壓力計(jì)算，其其大小與壓實(shí)度度有關(guān)。第三章橋臺(tái)臺(tái)的設(shè)計(jì)與計(jì)算算一、橋臺(tái)主要尺尺寸的擬定：U形橋臺(tái)、埋置式式橋臺(tái)、八字形形橋臺(tái)、埋置式式橋臺(tái)、八字形形橋臺(tái)、埋置衡衡重式高橋臺(tái)2.可變作用（1）基本可變作用用：作用在上部結(jié)結(jié)構(gòu)上的汽車荷荷載，除對(duì)鋼筋筋混凝土樁(或柱)式橋臺(tái)應(yīng)計(jì)入沖沖擊力外，其它它各類橋臺(tái)均不不計(jì)沖擊力；（2）其他可變作用：汽車荷載引起的的制動(dòng)力；上部部結(jié)構(gòu)因溫度變變化在支座（或或拱座）上引起起的摩阻力（或或反力）等。3.偶然作用只包含地震力，，不考慮船只或或漂浮物的撞擊擊力等4.施工作用（二）作用效應(yīng)應(yīng)組合1.梁橋橋臺(tái)的荷載載布置及組合車輛荷載沿順橋橋向的三種布置置方案，即：1）僅在臺(tái)后破壞棱棱體上布置車輛輛荷載，溫度下下降，并考慮臺(tái)臺(tái)后土側(cè)壓力；；

3）在橋跨結(jié)構(gòu)上和臺(tái)后破壞棱體上都布置車輛荷載。同上作用在梁橋橋臺(tái)臺(tái)上的荷載2.拱橋橋臺(tái)的荷載載布置及組合橋上滿布車輛荷荷載與人群，使使橋臺(tái)有向橋跨跨方向滑動(dòng)的趨趨勢(shì)。臺(tái)后破壞棱體上上布置車輛荷載載，使橋臺(tái)有向向路堤方向滑動(dòng)動(dòng)的趨勢(shì)。拱橋橋臺(tái)作用效效應(yīng)組合圖示（三）橋臺(tái)承載載能力和穩(wěn)定性性驗(yàn)算橋臺(tái)臺(tái)身承載能力、基底底承載力、偏心二、設(shè)計(jì)與計(jì)計(jì)算要點(diǎn)：1、上下鉸接、驗(yàn)驗(yàn)算臺(tái)身截面面承載力（豎梁）、2、臺(tái)身和翼墻墻視為彈性地基上的的短梁，彎曲強(qiáng)度，3、基礎(chǔ)底面基基礎(chǔ)地基容許許承載力的驗(yàn)驗(yàn)算（一）橋臺(tái)作作為豎梁時(shí)的的強(qiáng)度計(jì)算1.利用上部構(gòu)造和下下部的支撐梁梁作為橋臺(tái)的支支撐，以防止止橋臺(tái)向跨中中移動(dòng)；2.整個(gè)構(gòu)造物形形成為四鉸鋼架系統(tǒng)統(tǒng)；3.除臺(tái)身按上下下鉸接支撐的的簡(jiǎn)支豎梁承受水平土壓壓力外，橋臺(tái)臺(tái)還應(yīng)該作為為彈性地基上的的梁加以驗(yàn)算。它包括以下三三項(xiàng)：第二節(jié)輕輕型橋臺(tái)臺(tái)一、輕型橋臺(tái)臺(tái)的特點(diǎn)和構(gòu)構(gòu)造要求1.驗(yàn)算截面處的的豎直力N1）橋跨結(jié)構(gòu)恒恒載在單位寬寬度橋臺(tái)上的的支點(diǎn)反力N1；2）單位寬度臺(tái)臺(tái)帽的自重N2；3）驗(yàn)算截面以以上單位寬度度臺(tái)身的自重重N3。于是2.土壓力計(jì)算土壓力及計(jì)算算圖式1）單位臺(tái)寬它呈三角形分分布，其計(jì)算算公式為2）單位臺(tái)寬由由車輛作用引引起的土壓力力Ec成均勻分布：：3）單位臺(tái)寬的的總土壓力4）等代土層厚厚度h式中：–––臺(tái)后填土容

–––土的內(nèi)摩擦角；

–––填土表面與水平面的夾角；

–––橋臺(tái)或檔土墻與豎直面的夾角；

–––臺(tái)背或墻背與填土間的摩擦角。

–––布置在B×l0面積內(nèi)的車輪或履帶重；

B–––橋臺(tái)計(jì)算寬度；

–––計(jì)算土層高度；

–––臺(tái)后填土的破壞棱體長(zhǎng)度，同時(shí)3.臺(tái)身作用效應(yīng)應(yīng)計(jì)算1）計(jì)算圖式臺(tái)身按上下鉸鉸接的簡(jiǎn)支梁梁計(jì)算，如圖圖所示。對(duì)于于有臺(tái)背的橋橋臺(tái)，因上部部構(gòu)造與臺(tái)背背間的縫隙已已用砂漿或小小石子混凝土土填實(shí)，保證證了有牢靠H0–––橋跨結(jié)構(gòu)與支支撐梁間的凈凈距；d–––支撐梁的高度度；c–––橋臺(tái)背墻的高高度。式中：2）作用效應(yīng)計(jì)計(jì)算在計(jì)算截面彎彎矩M時(shí)，軸力N的影響忽略不不計(jì)，而是放放在強(qiáng)度驗(yàn)算算中考慮。對(duì)對(duì)于跨中截面面其彎矩為在臺(tái)帽頂部截截面的剪力為為在支撐梁頂面面處的剪力為為3）計(jì)算截面的的垂直力P=P1+P2+P34）截面承載力力驗(yàn)算（二）橋臺(tái)在本本身平面內(nèi)的的彎曲強(qiáng)度驗(yàn)驗(yàn)算橋臺(tái)受力圖式式設(shè)梁上作用著著一段對(duì)稱的的均布荷載，，則梁的最大大彎矩產(chǎn)生在在中點(diǎn)，其計(jì)計(jì)算公式為：：（三）基地應(yīng)應(yīng)力驗(yàn)算橋臺(tái)重力引起起的基底應(yīng)力力分布圖橋臺(tái)的基底應(yīng)應(yīng)力為橋臺(tái)本身自重重引起的和橋橋跨結(jié)構(gòu)、車車輛荷載引起起的應(yīng)力之和。橋臺(tái)自重重引起的基底底應(yīng)力可按臺(tái)臺(tái)墻因自重不不致發(fā)生彎曲曲的假定計(jì)算算。荷載引起起的基底最大大應(yīng)力可按下下式求得。（二）拱橋輕輕型橋臺(tái)一、輕型橋臺(tái)臺(tái)設(shè)計(jì)的基本本假定1.橋臺(tái)只繞基底轉(zhuǎn)動(dòng)而而無(wú)滑動(dòng)；2.臺(tái)后計(jì)算土壓壓力是由靜止土壓力和和橋臺(tái)變位所所引起的土土的彈性性抗力所組成；3.橋臺(tái)的剛度極極大，它本身的變變形相對(duì)于整整個(gè)橋臺(tái)的位位移可以忽略略不計(jì)二、靜止土壓壓力臺(tái)身彈性抗力力計(jì)算圖示三、土的彈性性抗力強(qiáng)度設(shè)在臺(tái)口處土土的彈性抗力力強(qiáng)度Pk相應(yīng)的橋臺(tái)繞繞基底重心的的剛體轉(zhuǎn)角為為θ，于是距基底重心的的水平距離為為x的土的彈性抗抗力強(qiáng)度為將以上公式整整理可得臺(tái)背土抗力對(duì)對(duì)基底重心的基底土抗力對(duì)對(duì)基底重心的的力矩由平衡條件可可知故式中：∑Mc——作用于