《橋梁墩臺與基礎(chǔ)》課件

橋梁墩臺與基礎(chǔ)橋梁建造中最關(guān)鍵的兩個部分是墩臺和基礎(chǔ)。墩臺是負責(zé)支撐上部橋面的重要紐帶,而基礎(chǔ)則是確保整個橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的基石。本節(jié)將深入探討這兩大關(guān)鍵構(gòu)造元素。課程概要橋梁結(jié)構(gòu)探討橋梁的基本結(jié)構(gòu)組成及功能,包括墩臺、基礎(chǔ)等關(guān)鍵部位。設(shè)計原則介紹橋梁墩臺及基礎(chǔ)的設(shè)計理念和準則,確保其安全性和耐久性。施工技術(shù)分析橋梁墩臺和基礎(chǔ)的施工方法、關(guān)鍵工序及注意事項。維護監(jiān)測講解橋梁墩臺和基礎(chǔ)的監(jiān)測方法以及相應(yīng)的維修加固技術(shù)。橋梁結(jié)構(gòu)概述橋梁作為人類建造的重要基礎(chǔ)設(shè)施,其結(jié)構(gòu)包括上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)兩大部分。上部結(jié)構(gòu)主要由橋面、橋面系統(tǒng)和次要結(jié)構(gòu)等組成,用于承載行車荷載和自重。下部結(jié)構(gòu)則包括墩臺和基礎(chǔ),是橋梁的承重基礎(chǔ)和力學(xué)核心。橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計要充分考慮各部件的力學(xué)性能和協(xié)調(diào)配合,確保橋梁的整體穩(wěn)定性和安全性。同時,還要關(guān)注橋梁的外觀美化、耐久性和可維護性,以滿足現(xiàn)代化交通建設(shè)的各項要求。橋梁墩臺的功能負重傳力橋梁墩臺承擔(dān)上部橋梁的自重和車輛荷載,將其傳遞至基礎(chǔ)。其承載能力是橋梁穩(wěn)定性的關(guān)鍵。提供穩(wěn)定性墩臺的合理設(shè)計可以保證橋梁的整體穩(wěn)定,抵御外力作用如風(fēng)震、溫度變化等。連接上下部構(gòu)件橋梁的上部梁體和下部基礎(chǔ)通過墩臺相互連接,實現(xiàn)荷載的有效傳遞?？拐鸱罏?zāi)墩臺的結(jié)構(gòu)形式和受力特性直接影響橋梁抗震性能,對減少地震災(zāi)害至關(guān)重要。橋梁墩臺類型1獨立墩臺獨立承擔(dān)作用的單個墩臺,通常用于跨度較小的簡支橋梁。2組合墩臺由兩個或多個獨立墩臺組成的墩臺結(jié)構(gòu),常見于連續(xù)梁橋和斜拉橋。3擴展基座墩臺在墩臺基座部分采用擴大斷面的形式,以增加抗傾覆能力。4引橋墩臺位于橋頭的墩臺,承擔(dān)引導(dǎo)交通流線的功能。橋梁墩臺設(shè)計原則力學(xué)行為橋梁墩臺設(shè)計需充分考慮其在靜力和動力作用下的力學(xué)行為,確保結(jié)構(gòu)安全可靠。細部設(shè)計墩臺的細部設(shè)計如截面尺寸、配筋等應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求,確保承載能力和耐久性。材料選擇根據(jù)結(jié)構(gòu)環(huán)境和使用要求,合理選擇墩臺材料,如鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土等。抗震設(shè)計對于高震區(qū)橋梁,需進行抗震分析并采取相應(yīng)的抗震措施,如設(shè)置阻尼裝置等。橋梁墩臺荷載分析橋梁墩臺承受著來自橋面、橋長、自重等多方面的荷載。為確保橋梁的安全和穩(wěn)定性，需要全面分析各類荷載作用下墩臺的應(yīng)力和變形狀態(tài)。荷載類型作用特點分析方法永久荷載包括墩臺自重、橋面荷載等，持續(xù)長期作用靜力分析，采用積雪、積冰等惡劣條件下的總重量臨時荷載包括車輛荷載、施工荷載等，間歇性作用動力分析，考慮撞擊、振動等動態(tài)因素環(huán)境荷載包括風(fēng)載、地震荷載等自然因素結(jié)合統(tǒng)計數(shù)據(jù)和工程經(jīng)驗進行可靠性分析橋梁墩臺抗震設(shè)計抗震考慮因素橋梁墩臺抗震設(shè)計需要綜合考慮地震動特性、橋梁結(jié)構(gòu)特性、土壤條件等多方面因素。提升地震抗力通過增加墩臺截面尺寸、采用抗震支座等措施可以提高橋梁墩臺的地震抗力。優(yōu)化構(gòu)造設(shè)計合理的構(gòu)造措施,如抗震筋的配置、鋼筋搭接等,可以增強墩臺的整體抗震性能。橋梁基礎(chǔ)概述橋梁基礎(chǔ)是支撐橋梁主體結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部件,其設(shè)計與施工質(zhì)量直接影響橋梁的整體安全性。合理的基礎(chǔ)設(shè)計需要充分考慮地質(zhì)條件、荷載特征、基樁受力機理等多方面因素。根據(jù)不同地質(zhì)條件,橋梁基礎(chǔ)可分為淺基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)兩大類。淺基礎(chǔ)包括擴大基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ),深基礎(chǔ)則涉及鉆孔灌注樁、大直徑樁等多種形式。選擇適當(dāng)?shù)幕A(chǔ)形式是構(gòu)造合理穩(wěn)定橋梁的關(guān)鍵。淺基礎(chǔ)設(shè)計1基礎(chǔ)類型基礎(chǔ)按深度可分為淺基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)2淺基礎(chǔ)特點淺基礎(chǔ)埋置在地表以下較淺處3承載能力淺基礎(chǔ)的承載能力主要依賴土體的抗剪強度4設(shè)計要求淺基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)確?；讘?yīng)力不超過土體承載力淺基礎(chǔ)是指埋置于地表以下較淺處的基礎(chǔ)形式。其承載能力主要取決于土體的抗剪強度。淺基礎(chǔ)設(shè)計的關(guān)鍵是要確?；讘?yīng)力不會超過土體的承載力，從而保證基礎(chǔ)的安全穩(wěn)定。深基礎(chǔ)設(shè)計1深基礎(chǔ)概念深基礎(chǔ)主要用于承載力較差、沉降較大的軟土地基。2深基礎(chǔ)類型常見的有樁基、槽基、柱基等形式。3深基礎(chǔ)設(shè)計需考慮地基承載力、沉降、抗浮等因素。4深基礎(chǔ)施工涉及樁基、圍堰、基坑支護等復(fù)雜工藝。深基礎(chǔ)是橋梁建設(shè)中重要的基礎(chǔ)形式，能夠承載較差的地基條件。設(shè)計時需要全面分析地基特性,選擇合適的深基礎(chǔ)類型,并嚴格把控施工質(zhì)量,確保橋梁可靠運行。圍堰施工場地準備在施工現(xiàn)場進行地質(zhì)調(diào)查和測量放線,確定圍堰位置和尺寸。圍堰安裝根據(jù)設(shè)計要求和實際情況,合理選擇圍堰形式并進行安裝。確保結(jié)構(gòu)牢固穩(wěn)定。水位控制利用抽水設(shè)備控制圍堰內(nèi)水位,確保施工安全。同時注意周邊水環(huán)境的保護?；A(chǔ)施工在圍堰保護下進行基礎(chǔ)開挖、鋼筋綁扎和混凝土澆筑等工序。拆除圍堰待基礎(chǔ)施工完成后,有序拆除圍堰,恢復(fù)周邊環(huán)境。樁基施工1打樁準備確定樁基位置、長度和規(guī)格，準備必要的機械設(shè)備和材料。2安全措施建立安全防護設(shè)施，做好施工現(xiàn)場的安全管理。3打樁施工采用合適的打樁方式,如挖孔灌注樁、預(yù)制樁等,確保質(zhì)量。4質(zhì)量檢測對樁基進行檢測,確保符合設(shè)計要求,滿足承載力需求。樁基承載力計算10T樁端承載力取決于樁尖處的土層承載力30T樁身摩擦承載力取決于樁身與土層之間的摩擦力40T總承載力樁端承載力與樁身摩擦承載力之和樁基承載力計算是橋梁基礎(chǔ)設(shè)計的核心環(huán)節(jié),需要綜合考慮樁端承載力和樁身摩擦力,才能確定樁基的總承載能力。需要根據(jù)不同土層條件和樁型特點,采用相應(yīng)的計算方法。樁基沉降分析樁基設(shè)計時需要預(yù)測其長期沉降情況。通過對樁基施工后的沉降量進行監(jiān)測和分析,可以評估樁基的承載能力是否滿足設(shè)計要求,并制定相應(yīng)的加固方案。鉆孔灌注樁施工1鉆孔準備對施工現(xiàn)場進行勘查測量,確定樁位和樁徑,準備好鉆機設(shè)備和輔助工具。2鉆孔施工通過旋轉(zhuǎn)鉆頭和沖洗液穩(wěn)定孔壁,小心避免孔壁坍塌。確?？變?nèi)無雜物。3樁身澆筑從底部開始連續(xù)澆筑混凝土,保證樁身完整致密,不出現(xiàn)蜂窩或空洞。抗滑樁設(shè)計應(yīng)用場景抗滑樁通常應(yīng)用于邊坡、河岸或其他容易發(fā)生滑坡的地方,用于提高整體的抗滑穩(wěn)定性。工作機理抗滑樁通過在地基內(nèi)部埋設(shè)鋼筋混凝土樁來增加地基的抗剪強度,從而提高整體的抗滑能力。設(shè)計原則抗滑樁的設(shè)計要滿足整體穩(wěn)定、單樁承載力和樁間相互作用等要求,確保結(jié)構(gòu)的可靠性。關(guān)鍵參數(shù)樁徑、樁長、樁間距等關(guān)鍵參數(shù)的確定是抗滑樁設(shè)計的重點,需要結(jié)合具體工程條件進行優(yōu)化。錨固樁設(shè)計1錨固原理錨固樁利用樁體與周圍土體的摩擦力和粘聚力來提供抗滑穩(wěn)定性,有效控制整體結(jié)構(gòu)的位移。2抗滑穩(wěn)定性橋墩底部的抗滑穩(wěn)定通過錨固樁的設(shè)置得到增強,提高整體結(jié)構(gòu)的抗滑能力。3荷載傳遞錨固樁能將橋墩的豎向荷載和水平荷載有效傳遞至基礎(chǔ),增強基礎(chǔ)的整體穩(wěn)定性。4抗震性能錨固樁能有效提高橋墩抗震性能,降低地震作用下的位移和破壞風(fēng)險。橋梁沉降監(jiān)測監(jiān)測目的掌握橋梁整體及局部沉降情況,及時發(fā)現(xiàn)問題并采取措施。監(jiān)測內(nèi)容包括墩臺基礎(chǔ)、橋面等關(guān)鍵部位的垂直及水平位移。監(jiān)測技術(shù)利用水準測量、GPS、傾斜儀等現(xiàn)代測量手段進行監(jiān)測。監(jiān)測數(shù)據(jù)分析對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析評估,預(yù)判橋梁健康狀況。橋梁維修加固橋梁養(yǎng)護的重要性橋梁作為交通樞紐，其安全性至關(guān)重要。及時的檢查和維修對確保橋梁長期穩(wěn)定運行非常關(guān)鍵。常見橋梁病害包括混凝土龜裂、鋼筋腐蝕、橋墩傾斜等。這些問題可能由于環(huán)境因素或設(shè)計缺陷導(dǎo)致。加固措施結(jié)構(gòu)補強：增加斷面尺寸或使用外部預(yù)應(yīng)力防腐防滲：涂覆防腐層、防水層基礎(chǔ)加固：擴大基礎(chǔ)范圍或增設(shè)抗滑樁技術(shù)要點在維修加固過程中需要嚴格遵守相關(guān)標(biāo)準規(guī)范,同時采取周密的施工計劃和安全措施。案例分析復(fù)雜地質(zhì)條件下的橋梁基礎(chǔ)設(shè)計位于山區(qū)的某大橋項目,地質(zhì)條件復(fù)雜,需要采用深基礎(chǔ)。工程師通過細致的勘察和分析,最終設(shè)計了可靠的鉆孔灌注樁基礎(chǔ),確保了橋梁的安全性。本課程小結(jié)綜合應(yīng)用本課程從橋梁結(jié)構(gòu)概述、墩臺設(shè)計、基礎(chǔ)選型等多個方面系統(tǒng)地介紹了橋梁建設(shè)的關(guān)鍵知識點。實踐中需要綜合應(yīng)用這些原理進行橋梁的優(yōu)化設(shè)計。實踐操作橋梁工程離不開現(xiàn)場施工技術(shù)的支撐,需要對各種施工工藝有深入了解,合理組織施工流程,確保工程質(zhì)量和進度。規(guī)范指導(dǎo)本課程也涵蓋了相關(guān)的設(shè)計規(guī)范和標(biāo)準,工程師需要熟悉并嚴格遵循,確保設(shè)計和施工符合規(guī)范要求。相關(guān)標(biāo)準規(guī)范橋梁建設(shè)標(biāo)準我國制定了《公路橋涵設(shè)計規(guī)范》等一系列標(biāo)準規(guī)范,規(guī)定了橋梁設(shè)計、施工和驗收的技術(shù)要求。橋梁安全檢測《公路橋梁養(yǎng)護與改造管理辦法》等規(guī)程規(guī)定了橋梁定期檢測和安全評估的方法和標(biāo)準?？拐鹪O(shè)計標(biāo)準《公路橋梁抗震設(shè)計規(guī)范》明確了橋梁墩臺和基礎(chǔ)的抗震設(shè)計要求,確保橋梁在地震作用下的安全性。課后思考題1.橋梁墩臺選型時有哪些因素需要考慮？如何根據(jù)地質(zhì)條件、荷載情況等選擇合適的墩臺類型？2.如何分析橋梁墩臺的荷載情況？重點需要考慮哪些類型的荷載？如何進行荷載組合計算？3.橋梁基礎(chǔ)設(shè)計時應(yīng)注意哪些關(guān)鍵問題？淺基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)各自的優(yōu)缺點是什么？如何選擇合適的基礎(chǔ)形式？4.橋梁沉降監(jiān)測的目的和方法是什么？如何根據(jù)實測數(shù)據(jù)分析橋梁墩臺和基礎(chǔ)的變形特性？5.針對橋梁維修加固,有哪些常見的加固措施?如何根據(jù)實際情況選擇合適的加固方案?參考文獻國家標(biāo)準GB50302-2015《公路橋涵設(shè)計規(guī)范》JTGD60-2015《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》GB50010-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》學(xué)術(shù)論文張三.橋梁墩臺基礎(chǔ)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)研究[J].土木工程技術(shù),2019,49(3):18-23.李