30、1B413000第02讲　桥梁基础及结构的分类和受力特点.pdf

1B413012桥梁基础分类和受力特点桥梁基础分类和受力特点桥梁基础按施工方法可分为扩大基础、桩基础、沉井、地下连续墙等。一、扩大基础一、扩大基础一般采用明挖基坑的方法进行施工，故又称为明挖扩大基础或浅基础。扩大基础按其施工方法分为机械开挖基坑浇筑法、人工开挖基坑浇筑法、土石围堰开挖基坑浇筑法、板桩围堰开挖基坑浇筑法。扩大基础按其材料性能特点可分为配筋与不配筋的条形基础和单独基础。无筋扩大基础常用的有混凝土基础、片石混凝土基础等，抗拉、抗剪强度不高。钢筋混凝土扩大基础的抗弯和抗剪性能良好，可在竖向荷载较大、地基承载力不高以及承受水平力和力矩荷载下使用。适用于地基承载力较好的各类土层，根据土质情况分别采用铁镐、十字镐、挖掘机、爆破等设备与方法开挖。二、桩基础二、桩基础桩基础是深入土层的柱形结构，其作用是将作用于桩顶以上的结构物传来的荷载传到较深的地基持力层中去。1.桩的分类（1）按桩的使用功能分类竖向抗压桩；竖向抗拔桩；水平受荷桩；复合受荷桩（2）按桩承载性能分类摩擦桩；端承桩；摩擦端承桩；端承摩擦桩（5）按施工方法分类可分为沉桩、钻孔灌注桩、挖孔桩，其中沉桩又分为锤击沉桩法、振动沉桩法、射水沉桩法、静力压桩法。沉桩：锤击沉桩法一般适用于松散、中密砂土、黏性土，可根据土质情况选用适用的桩锤；振动沉桩法一般适用于砂土，硬塑及软塑的黏性土和中密及较松的碎石土；射水沉桩法适用在密实砂土、碎石土的土层。2.桩基础的受力计算（1）承台底面以上的竖直荷载假定全部由基桩承受。（2）桥台土压力可按填土前的原地面起算。（3）在一般情况下，桩基不需进行抗倾覆和抗滑动的验算；特殊情况下，应验算桩基向前移动或被剪断的可能性。（4）在软土层较厚，持力层较好的地基中，桩基计算应考虑路基填土荷载或地下水位下降所引起的负摩阻力的影响。三、沉井三、沉井当桥梁结构上部荷载较大，在一定深度下有好的持力层，扩大基础开挖工作量大，施工围堰支撑有困难，此时采用沉井基础与其他深基础相比，经济上较为合理。沉井基础刚度大，有较大的横向抗力，抗振性能可靠，尤其适用于竖向和横向承载力大的深基础。四、地下连续墙四、地下连续墙通常可作为基坑开挖时防渗、挡土，或挡水围堰，或邻近建筑物基础的支护，或直接作为承受上部荷载的基础结构。地下连续墙可用于除岩溶和地下承压水很高处的其他各类土层中施工。地下连续墙分类如下：按成墙方式可分为桩排式、壁板式、组合式；按墙的用途可分为临时挡土墙、用作主体结构一部分兼作临时挡土墙的地下连续墙、用作多边形基础兼作墙体的地下连续墙；按挖槽方式大致可分为抓斗式、冲击式、回转式。1B413013桥梁下部结构分类和受力特点桥梁下部结构分类和受力特点一、桥梁下部结构分类一、桥梁下部结构分类公路桥梁下部结构可分为重力式桥墩、重力式桥台、轻型桥墩、轻型桥台。（一）重力式墩、台1.重力式墩、台主要特点：靠自身重量来平衡外力而保持其稳定，适用于地基良好的大、中型桥梁，或流冰、漂浮物较多的河流中。主要缺点是圬工体积较大，因而其自重和阻水面积也较大。2.拱桥重力式桥墩分为普通墩与制动墩。3.梁桥和拱桥上常用的重力式桥台为U形桥台，它适用于填土高度在810m以下或跨度稍大的桥梁。缺点是桥台体积和自重较大，此外，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。所以宜用渗水性较好的土夯填，并做好台后排水措施。（二）轻型墩、台1.梁桥轻型桥墩、台（1）梁桥轻型桥墩钢筋混凝土薄壁桥墩：柱式桥墩：外形美观，圬工体积少，而且重量较轻。钻孔桩柱式桥墩：也能适用于更复杂的软弱地质条件以及较大的跨径和较高的桥墩。柔性排架桩墩：优点是用料省、修建简便、施工速度快。主要缺点是用钢量大，使用高度和承载能力受到一定限制。因此它只适合于在低浅宽滩河流、通航要求低和流速不大的水网地区河流上修建小跨径桥梁时采用。（2）梁桥轻型桥台设有支撑梁的轻型桥台：适用于单跨桥梁，桥孔跨径610m，台高不超过6m。埋置式桥台：分为后倾式、肋形埋置式、双柱式、框架式等类型。其中桩柱式桥台对于各种土壤地基都适宜。其适用范围是：桥孔跨径820m，填土高度35m。当填土高度大于5m时，宜采用框架式埋置式桥台。钢筋混凝土薄壁桥台：适用于软弱地基的条件，但其构造和施工比较复杂，并且钢筋用量也较多。加筋土桥台：在台后路基填土不被冲刷的中、小跨径桥梁，台高35m时，可采用加筋土桥台。2.拱桥轻型桥墩、台（1）拱桥轻型桥墩带三角杆件的单向推力墩：只在桥不太高的旱地上采用。悬臂式单向推力墩：适用于两铰双曲拱桥。（2）拱桥轻型桥台拱桥轻型桥台适用于13m以内的小跨径拱桥和桥台水平位移量很小的情况。八字形桥台；U字形桥台；背撑式桥台；靠背式框架桥台。拱桥的其他形式桥台：组合式桥台：适用于各种地质条件。空腹式桥台：一般是在软土地基、河床无冲刷或冲刷轻微、水位变化小的河道上采用。齿槛式桥台：适用于软土地基和路堤较低的中小跨径拱桥。1B413014桥梁上部结构分类和受力特点桥梁上部结构分类和受力特点1.斜交板桥（1）荷载有向两支承边之间最短距离方向传递的趋势。（2）各角点受力情况可用比拟连续梁的工作来描述，钝角处产生较大的负弯矩，反力也较大，锐角点有向上翘起的趋势。（3）在均布荷载作用下，当桥轴向的跨长相同时，斜板桥的最大跨内弯矩比正桥要小。（4）在均布荷载作用下，当桥轴向的跨长相同时，斜板桥的跨中横向弯矩比正桥要小。2.装配式钢筋混凝土简支T梁：既充分利用扩展的桥面板的抗压能力，又有效地发挥了梁肋下部受力钢筋的抗拉作用。3.预应力混凝土简支T梁：配合梁内正弯矩的分布，防止出现拉应力，纵向预应力筋在梁端弯起，弯起可增强支点附近的抗剪能力。4.连续体系桥梁（1）由于支点存在负弯矩，使跨中正弯矩显著减少，可以减少跨内主梁的高度，提高跨径。（2）由于是超静定结构，产生附加内力的因素包括预应力、混凝土的收缩徐变、墩台不均匀沉降、截面温度梯度变化等。（3）配筋要考虑正负两种弯矩的要求，顶推法施工要考虑截面正负弯矩的交替变化。5.斜拉桥（1）斜拉索相当于增大了偏心距的体外索，充分发挥抵抗负弯矩的能力，节约钢材。（2）斜拉索的水平分力相当于混凝土的预压力。（3）主梁多点弹性支承，高跨比小，自重轻，提高跨径。6.悬索桥（1）主缆为主要承重结构，其巨大的拉力需要牢固的地锚承受，对于连续吊桥，中间地锚的两侧拉索水平推力基本平衡，主要利用自重承受向上的竖向力。7.拱桥拱桥的拱圈是桥跨结构的主要承载部分，在竖直荷载作用下，拱端支撑处不仅有竖向反力，还有水平推力。这样拱的弯矩比相同跨径的梁的弯矩小得多。1B413015桥梁计算荷载桥梁计算荷载一、桥梁设计作用的分类一、桥梁设计作用的分类公路桥涵设计采用的作用分为永久作用、可变作用、偶然作用和地震作用四类。编号作用分类作用名称1永久作用结构重力（包括结构附加重力）2预加力3土的重力4土侧压力5混凝土收缩、徐变作用6水的浮力7基础变位作用820可变作用汽车引起的荷载人群荷载疲劳荷载风荷载流水压力冰压力温度（均匀温度和梯度温度）作用支座摩阻力2123偶然作用船舶或漂流物的撞击作用汽车撞击作用24地震作用地震作用【例题】下列属于桥梁工程设计中偶然作用的有（）。A.温度作用B.汽车撞击作用C.地震作用D.混凝土收缩及徐变作用E.船舶或漂流物的撞击作用正确答案BE答案解析本题考查的是桥梁计算荷载。选项A，可变作用；选项C，地震作用；选项D，永久作用。编号作用分类作用名称1永久作用结构重力（包括结构附加重力）2预加力3土的重力4土侧压力5混凝土收缩、徐变作用6水的浮力7基础变位作用820可变作用汽车引起的荷载人群荷载疲劳荷载风荷载流水压力冰压力温度（均匀温度和梯度温度）作用支座摩阻力2123偶然作用船舶或漂流物的撞击作用汽车撞击作用24地震作用地震作用