橋梁工程墩臺類型和構造及設計計算1橋梁工程墩臺類型和構造及設計計算1第六篇橋梁墩臺橋梁墩臺類型和構造1橋墩的設計與計算2橋臺的設計與計算32第六篇橋梁墩臺橋梁墩臺類型和構造1橋墩的設計與計算第一章橋梁墩臺的類型和構造第一節墩臺類型及適用性橋梁下部結構由橋墩、橋臺和基礎組成；橋梁墩（臺）主要由墩（臺）帽(蓋梁)、墩（臺）身和基礎三部分組成，如圖所示。梁的自重及梁所承受的荷載，通過橋臺、橋墩傳給地基。梁橋重力式墩臺3第一章橋梁墩臺的類型和構造第一節墩臺類型及適用性

近年來，國內外的城市橋梁中，涌現出豐富多彩的構造形式，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，視空開闊，造價經濟；（2）多柱式墩，其柱頂各自直接支撐上部結構的箱梁底板，柱間不設橫系梁，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，這些型式除滿足結構受力的要求外，都是為了達到造型美觀的目的。

4近年來，國內外的城市橋梁中，涌現出豐富多彩的構造形式各種橋墩形式5各種橋墩形式5一、梁橋橋墩

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

實體橋墩是由一個實體結構組成,主要靠自身重力平衡外力保證橋墩穩定。它們由墩帽、墩身和基礎構成。6一、梁橋橋墩橋墩按其構造可分為實體橋墩、空心橋墩、柱實體式（重力式）橋墩7實體式（重力式）橋墩7

柱式橋墩的結構特點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8柱式橋墩的結構特點是由分離的兩根或多根立柱（或（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，節約材料，減輕自重，減少軟弱地基的負荷，也可將墩身內部做成空腔體、即所謂空心橋墩。這種橋墩在外形上與實體重力式橋墩并無大的差別，只是自重較實體重力式的輕，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9（三）鋼筋混凝土薄壁式墩和空心墩在一些高大的橋墩中，（四）柔性（排架）墩

柔性排架樁墩其主要特點是，可以通過一些構造措施，將上部結構傳來的水平力（制動力、溫度影響力等）傳遞到全橋的各個柔性墩臺，或相鄰的剛性墩臺上，以減少單個柔性墩所受到的水平力，從而達到減小樁墩截面的目的。柔性排架樁墩10（四）柔性（排架）墩柔性排架樁墩其主要特點是，可以通二、拱橋橋墩拱橋橋墩通常采用實體式（重力式）和樁（柱）式墩

（1）拱座

拱座相當于梁式橋墩（臺）的墩（臺）帽是直接支撐拱圈的部分，相鄰橋跨的拱推力相互抵消后，將不平衡的推力傳至墩身。

它的主要作用是：在它的一側的橋孔因某種原因遭到毀壞時，能承受住單側拱的恒載水平推力，以保證其另一側的拱橋不致遭到傾坍。當施工時為了拱架的多次周轉，或者當纜索吊裝設計的工作跨徑受到限制時為了能按橋臺與某墩之間或者按某兩個橋墩之間作為一個施工段進行分段施工，在此情況下也要設置能承受部分恒載單向推力的制動墩。如圖所示：（2）單向推力墩11二、拱橋橋墩（1）拱座拱座相當于梁圖6-1-6拱橋輕型單向推力墩（a為斜撐墩b為懸臂墩）a)b)12圖6-1-6拱橋輕型單向推力墩a)（3）相鄰兩孔推力不相等的橋墩變更相鄰的矢跨比，調整拱座位置或拱上結構形式而使兩推力或推力對橋墩彎矩大致相等。13（3）相鄰兩孔推力不相等的橋墩變更相鄰的矢跨比一種是重力式墩臺。這類墩、臺的主要特點是靠自身重量來平衡外力而保持其穩定。因此，墩身、臺身比較厚實，可以不用鋼筋，而用天然石材或片石混凝土砌筑。它適用于地基良好的大、中型橋梁，或流冰、漂浮物較多的河流中。在砂石料方便的地區，小橋也往往采用重力式墩、臺。其主要缺點是圬工體積較大，因而其自重和阻水面積也較大。另一種是輕型墩臺。一般說來，這類墩臺的剛度小，受力后允許在一定的范圍內發生彈性變形，所用的建筑材料大都以鋼筋混凝土和少筋混凝土為主，但也有一些輕型墩臺，通過驗算后可以用石料砌筑。一、梁橋橋臺14一種是重力式墩臺。這類墩、臺的主要特點是靠自身重量來平衡外力

重力式橋臺主要靠自重來平衡臺后的土壓力，通常用石料、片石混凝土或混凝土等圬工材料建造。重力式U型橋臺a)梁橋橋臺b）拱橋橋臺15重力式橋臺主要靠自重來平衡臺后的土壓力，通常用石料、

埋置式橋臺將臺身大部分埋入錐形護坡（溜坡）內，縮短翼墻（耳墻），僅由臺帽兩側耳墻與路堤銜接，如圖所示：埋置式橋臺16埋置式橋臺將臺身大部分埋入錐形護坡（溜坡）內，縮短翼樁柱式橋臺

樁柱式橋臺是當前常用的橋臺形式之一，它比實體埋置式橋臺能節省更多的圬工，而且施工更為簡易，如圖所示：17樁柱式橋臺樁柱式橋臺是當前常用的橋臺形式之一，它比實輕型橋臺的體積輕巧、自重較小，一般由鋼筋混凝土材料建造，它借助結構物的整體剛度和材料強度承受外力，從而可節省材料，降低對地基強度的要求和擴大應用范圍，為在軟土地基上修建橋臺開辟了經濟可行的途徑。

圬工薄壁輕型橋臺薄壁輕型橋臺18輕型橋臺的體積輕巧、自重較小，一般由鋼筋混凝土材料建（一）齒檻式橋臺結構特點：

基底面積較大，可以支承一定的垂直壓力；底板下的齒檻可以增加磨擦和抗滑的穩定性；臺背做成斜擋板，利用它背面的原狀土和前墻背面的新填土，共同平衡拱的水平推力；前墻與后墻板之間的撐墻可以提高結構的剛度；齒檻的寬度和深度一般不小于50cm。這種橋臺適用于軟土地基和路堤較低的中小跨徑拱橋。

19（一）齒檻式橋臺結構特點：19空腹式橋臺:前墻、后墻、基礎板和撐墻等部分組成。前墻承受拱圈傳來的荷載，后墻支承臺后的土壓力。在前后墻之間設置撐墻3～4道，作為傳力構件，并對后墻起到扶壁，對基礎板起到加勁作用。

20空腹式橋臺:前墻、后墻、基礎板和撐墻等部分組成。20組合式橋臺組合式橋臺由臺身和后座兩部分組成臺身部分承受拱的豎直壓力，后座部分則通過后座底板的摩阻力及臺后的土側壓力來平衡拱的水平推力。21組合式橋臺組合式橋臺由臺身和后座兩部分組成臺身正確的選擇原則是：在滿足使用功能的前提下，應符合因地制宜、就地取材、方便施工和養護、以達到適用、安全、經濟、與周圍環境協調、造型美觀的目的。橋梁墩臺的設計與結構受力、地質構造、土基條件、水文、水利以及河床性質有關。必須保持墩臺的強度和穩定性22正確的選擇原則是：在滿足使用功能的前提下，應符合因地1.順橋向墩帽最小寬度b如圖所示，b為：式中：f—相鄰兩跨支座間的中心距；e0—伸縮縫寬，中小橋為2cm～5cm；大跨徑橋梁可按溫度變化及施工放樣、安裝構件可能出現的誤差等決定；溫度變化引起的變位為：（一）.梁式橋的實體墩墩（臺）帽厚度一般不小于50cm（二）.墩、臺帽平面尺寸231.順橋向墩帽最小寬度b如圖所示，b為：式中：f—相鄰兩跨其中：l—橋跨的計算長度（因橋梁的分孔、聯長、固定支座與活動支座布置不同而不同）；

—溫度變化幅度值，可采用當地最高和最低月平均氣溫及橋跨澆筑完成時的溫度計算決定；

—材料的線膨脹系數，鋼筋混凝土構造物為；

、

—橋跨結構過支座中心線的長度；a、

—橋跨結構支座順橋向寬度；c1—順橋向支座邊緣至墩身邊緣的最小距離，見表5-1-1及圖5-1-8；c2—檐口寬度，5cm～10cm。e0=L×t×αt24其中：l—橋跨的計算長度（因橋梁的分孔、聯長、固定支座與活動支座邊緣距臺邊緣最小距離

25支座邊緣距臺邊緣最小距離25

2.橫橋向墩帽最小寬度B

B為橋跨結構兩外側邊支座中心距+支座底板橫向寬度+2C2+支座墊板至墩臺邊緣最小寬度的兩倍。b≥a/2+e1+e0/2+C1+C23.順橋向臺帽最小寬度b其中式中符號意義同前所示。262.橫橋向墩帽最小寬度BB為橋跨結構兩外側邊支座4.橫橋向臺帽最小寬度B

除應考慮支座布置情況外，還應結合橋面寬度（包括人行道）及接線路基寬度決定，使車輛及行人交通順暢、安全方便。拱橋拱座的縱、橫向寬度可同樣根據以上方法結合拱腳尺寸等情況決定，但是大跨徑橋梁墩臺臺帽寬度需視上部結構類型而定。（三）實體墩臺頂帽鋼筋的配置配筋實例274.橫橋向臺帽最小寬度B除應考慮支座布置情況外，還二、墩（臺）的構造要求（一）對石料及混凝土墩臺的要求（二）對鋼筋混凝土墩臺的要求三、支承墊石基礎擴散角（剛性角）、沉降、頂寬的估算、側坡具體尺寸、鋼筋的要求28二、墩（臺）的構造要求（一）對石料及混凝土墩臺的要求（二）對一、作用計算（一）永久作用

1.結構重力；2.土的重力及土側壓力；3.預加力；4.水的浮力；5.混凝土收縮及徐變、基礎變位的作用。第三節墩臺的作用計算與有關規定29一、作用計算（一）永久作用1.結構重力；第三節墩臺的（二）可變作用1、汽車制動力；2、流水壓力、冰壓力；3、支座摩阻力；4、風力。（三）偶然作用1、地震作用；2、作用在墩身上的船只或漂浮物的撞擊力。30（二）可變作用1、汽車制動力；（三）偶然作用1、地震作用；二、作用效應組合原則1.只有在墩臺上可能出現的作用，才進行效應的組合；2.當可變作用的出現對墩臺產生有利影響的時候，該作用效應不應參與組合；3.施工階段作用效應的組合，應按計算需要及墩臺所處條件而定，結構上的施工人員和機具設備均應該按臨時荷載加以考慮；4.多個偶然作用不同時參與組合；

31二、作用效應組合原則1.只有在墩臺上可能出現的作用，才進行三、墩臺設計的有關規定（一）.墩臺的沉降和位移；（1）簡支梁橋的墩臺沉降和位移的容許極限值，不宜超過：

①墩臺均勻總沉降值的2√L；

②相鄰墩臺均勻總沉降1.0√L

；

③墩臺頂面的水平位移值0.5√L

；（2）拱橋墩臺的沉降和位移的允許值由計算確定（3）水平位移的計算，一般將橋梁實體墩作為一個在基礎頂面固結的懸臂梁，同時不考慮由于墩頂位移后垂直作用引起的彎矩。計算結果偏大。32三、墩臺設計的有關規定（一）.墩臺的沉降和位移；32（二）柱式墩臺蓋梁的計算墩臺蓋梁與柱應按剛構計算，當蓋梁與柱的線剛度（EI/l)之比大于5時，雙柱式蓋梁可按簡支梁計算，多柱式墩臺蓋梁可按連續梁計算。規范規定：33（二）柱式墩臺蓋梁的計算33四、墩臺設計的內容和要求（1）墩身任意截面應有足夠的強度，在荷載作用下不致破壞，也不得發生過大的裂縫等病害。（2）橋墩基本是壓彎結構件，必須保證縱向撓曲的穩定性（3）在各種作用下墩頂彈性水平位移不宜過大（4）必須驗算墩臺的整體抗傾覆和抗滑動的穩定性。驗算步驟：（1）該驗算項目最不利作用效應組合的計算（2）計算在相應作用效應組合下，控制截面的最大應力、偏心值或位移值和穩定性（3）進行截面強度、合力偏心距或位移以穩定性驗算34四、墩臺設計的內容和要求（1）墩身任意截面應有足夠的強度，在第四節墩臺的附屬結構物一、錐坡護坡及溜坡為了保護橋臺與引道邊坡的穩定，防止沖刷水毀，應該在兩側及岸墩向河側設置錐形護坡。岸墩前的稱為溜坡。二、破冰體：破冰棱設置在最低水位線以下0.5,到最高水位以上1.0m破冰體與實體墩示意

三、橋臺搭板35第四節墩臺的附屬結構物一、錐坡護坡及溜坡為了保護一、擬定橋墩各部尺寸:根據橋梁上部構造的寬度選定墩頂長度二、計算與驗算要點（一）作用效應計算

1梁橋重力式橋墩第一種組合：按橋墩各截面上可能產生的最大豎向力的情況進行組合，驗算墩身強度和基底最大應力，兩跨滿可變作用的一種或幾種。第二種組合：按橋墩各截面在順橋方向上可能產生的最大偏心和最大彎矩的情況進行組合。在相鄰兩孔的一孔上，布置可變作用.驗算墩身強度、基底應力、偏心矩以及橋墩的穩定性第三種組合：按橋墩各截面在橫橋方向可能產生最大偏心和最大彎矩的情況進行組合。將可變作用布置偏于橋面的一側。驗算墩身強度、基底應力、偏心矩以及橋墩的穩定性第二章橋墩的設計與計算第一節實體式（重力式）橋墩36一、擬定橋墩各部尺寸:根據橋梁上部構造的寬度選定墩頂長度橋墩上縱向布載情況橋墩上橫向布載情況37橋墩上縱向布載情況橋墩2拱橋重力式橋墩（1）順橋方向的作用及其效應組合

對于普通橋墩應為相鄰兩孔的永久作用，在一孔或跨徑較大的一孔滿布汽車車道荷載和人群荷載，其它可變作用中的汽車制動力、縱向風力、溫度影響力等，并由此對橋墩產生不平衡水平推力、豎向力和彎矩對于單向推力墩則只考慮相鄰兩孔中跨徑較大一孔的永久作用效應。圖6-2-2不等跨拱橋橋墩受力情況382拱橋重力式橋墩（1）順橋方向的作用及其效應組合（2）橫橋向的作用及其效應組合

在橫橋方向作用于橋墩上的外力有風力、流水壓力、冰壓力、船只或漂浮物撞擊力、或地震力等。但是對于公路橋梁，橫橋方向的受力驗算一般不控制設計。以上所述的各種作用效應組合是對重力式橋墩而言的，對于其它型式的橋墩，則要根據它們的構造和受力特點進行具體分析，然后參照上述的一般原則，進行個別的作用效應組合。這里要提出注意的是：第一，不論對于哪一種形式的橋墩，均應按承載能力極限狀態的設計要求，進行作用效應的組合。第二，《橋規》中還規定，有些可變作用實際上不可能同時出現或是同時參與組合的概率比較小，不應同時考慮其作用效應的組合。都必須滿足橋梁規范中規定的強度安全系數和結構穩定系數39（2）橫橋向的作用及其效應組合在橫橋方向作用于橋

對于梁橋和拱橋重力式橋墩的計算，雖然在作用效應組合的內容上稍有不同，但是就某個截面而言，這些外力都可以合成為豎向和水平方向的合力（用和表示）以及繞該截面x–x軸和y–y軸的彎矩（用和表示），如圖所示。墩身底截面強度驗算

40對于梁橋和拱橋重力式橋墩的計算，雖然在作用效應組合的（二）墩身截面強度和偏心距驗算

對于較矮的橋墩一般驗算墩身的突變處截面和墩底截面；對于較高的橋墩，由于控制截面不確定在墩身底部，則應沿墩身豎向每隔2到3米驗算一個截面。（三）墩頂水平位移的驗算對于高度超過20m的重力式墩臺，應驗算墩頂沿順橋向的彈性位移，并使其符合規定要求。墩臺頂面水平位移的容許極限值為:41（二）墩身截面強度和偏心距驗算對于較矮的橋墩（四）承臺基礎底面巖土的承載力和偏心距驗算1.基地巖土的承載力驗算:基礎的穩定性和基低巖石的承載力加以驗算（1）當基底只承受軸心荷載：(2）當基底單向偏心受壓，承受豎向力N和彎矩M的共同作用時，還應滿足下式條件：（3）當基底雙向偏心受壓，承受豎向力N和繞x軸彎矩與y軸彎矩共同作用時，還應滿足下式條件：42（四）承臺基礎底面巖土的承載力和偏心距驗算1.基地巖土的承載當設置在基巖上的橋墩基底的合力偏心距超出核心半徑時，其基底的一邊將會出現拉應力，由于不考慮基底承受拉應力，故需按基底應力重分布，重新驗算基底最大壓應力，其驗算公式如下：43當設置在基巖上的橋墩基底的合力偏心距超出核心半徑時，其基底的2基底合力偏心距的驗算

(1)為了使永久作用基底拉應力分布比較均勻，防止基底最大壓應力與最小壓應力相差過大，導致基底產生不均勻沉陷和影響橋墩的正常使用，故在設計時，應對基底合力偏心距加以限制。應滿足表的要求。

荷載情況`地基條件合力偏心距備注墩臺僅承受永久作用標準值效應組合非巖石地基拱橋、剛構橋墩臺，其合力作用點應盡量保持在基底重心附近墩臺承受作用標準值效應組合或偶然作用（地震作用除外）標準值效應組合非巖石地基應考慮應力重分布，且符合抗傾覆穩定系數較破碎~極破碎巖石地基完整、較完整巖石地基(2)基底重心軸的偏心矩(3)單向或雙向偏心受壓442基底合力偏心距的驗算(1)為了使永久作用基底拉應（五）墩基礎的穩定性驗算1抗傾覆穩定性驗算45（五）墩基礎的穩定性驗算1抗傾覆穩定性驗算45即：

上述方程左邊第一項為穩定力矩，第二項為傾覆力矩。由此可見，抵抗傾覆的穩定系數可按下式驗算：46即：上述方程左邊第一項為穩定力矩，第二項為傾覆力矩。46式中：

–––穩定力矩；

–––傾覆力矩；

–––不考慮其分項系數和組合系數的作用標準值組合或偶然作用（地震除外）標準值組合引起的豎向力（kN）；

–––豎向力對驗算截面重心的力臂（m）；

–––不考慮其分項系數和組合系數的作用標準值組合或偶然作用（地震除外）標準值組合引起的水平力（kN）；

–––在截面重心與合力作用點的連接線上，自截面重心至驗算傾覆軸的距離（m）；

–––所有外力的合力R在驗算截面的作用點對基底重心的偏心距。47式中：472抗滑動穩定性驗算抵抗滑動的穩定系數Kc，按下式驗算：式中：–––各豎向力的總和（包括水的浮力）；

–––抗滑穩定水平力總和；

–––滑動水平力總和；

–––基礎底面（圬工）與地基土之間的摩擦系數，若無實測值時可參照表6-2-2選取。482抗滑動穩定性驗算抵抗滑動的穩定系數Kc，按下式驗算：式中一、柱式橋墩的構造特點第二節樁柱式橋墩橋墩的立面形式49一、柱式橋墩的構造特點第二節樁柱式橋墩橋墩的立面形式4

（一）蓋梁設計

1.作用計算

永久作用、可變作用、施工吊裝荷載、橋墩沿縱向的水平力

2.作用效應計算：

3.截面配筋計算：彎矩和剪力包絡圖（二）墩柱設計

1.作用計算：永久作用、汽車作用

2.截面配筋:軸心受壓或偏心受壓計算

3.裂縫驗算：0.20mm,0.15mm

二、設計與計算要點

50（一）蓋梁設計二、設計與計算要點50第三節柔性排架樁橋墩一、橋墩形式與一般構造二、設計與計算要點梁橋柔性墩計算圖式51第三節柔性排架樁橋墩一、橋墩形式與一般構造（一）基本假設（1）外荷載除汽車荷載外，還要計入汽車制動力、溫度影響力，必時還包括墩身受到的風力，但梁身的混凝土收縮、徐變等次要因素可忽略不計。（2）計算制動力時,各墩臺受力按墩頂抗推剛度分配。在計算土壓力時，如設有實體剛性墩臺，則全部由有關剛性墩臺承受。如均為柔性墩，則由岸墩承受土壓力，并假定此時各個墩頂與上部構造之間不發生相對位移。（3）計算溫度變形時，墩對梁產生的豎向彈性拉伸或壓縮影響忽略不計，而只計樁墩頂部水平力對樁墩所引起的彎矩的影響。（4）在計算梁墩之間橡膠支座的水平力剪切變形時，忽略因梁體的偏轉角對它的影響。52（一）基本假設52柔性墩結構及計算圖示鋼筋混凝土柔性排架樁墩臺,是由成排的預制打入樁或鉆孔灌注樁頂連接鋼筋混凝土蓋梁組成的.53柔性墩結構及計算圖示鋼筋混凝土柔性排架樁墩臺,是（二）計算步驟

1墩抗推剛度的計算

1、當墩柱下端固定在基礎或承臺頂面時，

2、當考慮樁側土的彈性抗力時，則按樁基礎的有關公式計算，54（二）計算步驟1墩抗推剛度的計算1、當墩柱下端固定上式中：

——單位水平力作用在第i個柔性墩頂產生的水平位移（m/kN）；

——第i墩柱下端固接處到墩頂的高度（m）；

I——墩身橫截面對形心軸的慣性矩（m4）。

2墩頂制動力的計算

式中：

——作用在第i墩臺的制動力（kN）；

——全橋（或一聯）承受的制動力（kN）。于是墩頂水平位移為：55上式中：23.梁的溫度變形引起的水平力當溫度下降時橋梁上部結構將縮短，兩岸邊排架向河心偏移。當溫度上升時，橋梁上部結構將伸長，兩岸邊排架向路堤偏移。因此，無論溫度升高或降低，必然存在一個溫度變化偏移值等于零的位置（稱為溫度中心）。在求排架的偏移值時，需先求出這個位置。溫度變化時柔性排架墩的偏移圖式563.梁的溫度變形引起的水平力當溫度下降時橋梁如圖所示，圖中：x0——為溫度中心0––0線至0號排架的距離；

i——樁的序號，i=0，1，2……n，n為總排架數減1；

——第跨的跨徑。如果用x1、x2……xi表示自0—0線至1，2……i號排架的距離，則得各墩頂部由溫度變化引起的水平位移為：式中：

——上部結構的線膨脹系數；

——溫度升降的度數。，均帶有正負號，以自0—0線指向x軸正軸為正57如圖所示，圖中：式中：57各排架樁頂所受的溫度力為:

在溫變作用下，各墩頂水平力之和必為零，即：聯立解式便得到(6-2-10)，58各排架樁頂所受的溫度力為:在溫變作用下，各墩頂水平力之和必當各跨跨徑相同都為L時:4.由于墩頂產生水平位移、豎向力引起墩身彎矩而產生的水平力

豎向力包括上部結構恒載及活載反力，墩身自重忽略不計，近似取柔性墩身變形曲線為二次拋物線如圖所式，則：柔性墩變形曲線59當各跨跨徑相同都為L時:4.由于墩頂產生水平位移、豎向力引

以一跨梁（水平鏈桿）與柔性墩組成的一個一次超靜定結構，取水平鏈桿軸力為贅余未知力，于是：5.由于墩頂偏心彎矩產生的水平力60以一跨梁（水平鏈桿）與柔性墩組成的一個一次超靜定結構第四節空心薄壁橋墩一、空心墩構造形式和要求（一）構造形式和特點

空心墩截面形式61第四節空心薄壁橋墩一、空心墩構造形式和要求（一）構造形式空心橋墩62空心橋墩62二、設計與計算要點（一）空心墩的承載力和穩定性計算

:偏心受壓構件、鋼筋的強度和整體穩定性（二）空心墩頂位移的計算：1.動力作用下的位移值的計算(1)制動力及梁上風力作用下墩頂位移計算空心橋墩在構造尺寸上應符合下列規定：

（1）墩身最小壁厚，對于鋼筋混凝土不宜小于30厘米，對于混凝土不宜小于50厘米。（2）墩身內應設橫隔梁或縱、橫隔板，以加強墩壁的局部穩定性。（3）墩身周圍應設置適當的通風孔或泄水孔，孔的直徑不小于20厘米；墩頂實體段以下應設置帶門的進入洞或相應的檢查設備。63二、設計與計算要點（一）空心墩的承載力和穩定性計算:偏(2)風力作用下墩頂位移計算(3)彎矩作用下墩頂位移計算式中：P——墩頂集中力；

l——橋墩高度；

E——彈性模量；

I——截面慣性矩；

q——均布荷載；

M0——墩頂集中彎矩。64(2)風力作用下墩頂位移計算(3)彎矩作用下墩頂位移計算式中

2.溫度位移日照引起的橋墩溫度位移是不可忽視的，但目前對其尚無統一的計算公式。當墩頂無支撐約束時，最大墩頂位移按下式計算：式中：H——墩高；

——鋼筋混凝土的膨脹系數；

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；

I0——墩身截面重心軸慣性矩。652.溫度位移式中：H——墩高；65（三）墩壁的局部穩定性驗算

圓形空心混凝土或鋼筋混凝土橋墩中心受壓短波局部穩定的臨界應力簡化公式為：

圓形空心墩在中心受壓下長波失穩的臨界應力公式為：式中：E——彈性模量

t——壁厚

R——中面半徑。式中：

l——橋墩高度

m——高度方向失穩時的變形狀態系數；

n——反映失穩時截面變形狀態系數。66（三）墩壁的局部穩定性驗算圓形空心

可見長波局部穩定臨界應力非但與t/R有關，而且與l有關。但其最低值即控制值，是當n=2,m=1時，此時僅與t/R和E有關。對于矩形空心板橋墩，其計算方法與圓形墩不同：符號含義示意矩形墩板67可見長波局部穩定臨界應力非但與t/R有關，而且與l墻壁局部失穩形態

墩壁局部穩定計算圖示示例

68墻壁局部失穩形態墩壁局部穩定計算圖示示例68（四）固端應力估算在距離墩頂和墩底實體段一定距離（0.5~1.0R外）的截面上，其應力分布尚符合材料力學的計算結果，故可把空心墩視為一偏心受壓構件；兩端部分應考慮固端應力的影響。（五）溫度應力

1.豎向溫度應力（1）豎向局部溫度應力69（四）固端應力估算在距離墩頂和墩底（2）豎向外約束溫度應力

2.橫向溫度應力（1）橫向框架約束溫度應力溫度應力計算圖示

70（2）豎向外約束溫度應力2.（2）橫向自約束應力（六）空心墩墩帽計算：墩帽的高度（七）橋墩自振周期的計算：懸臂梁來考慮71（2）橫向自約束應力（六）空心墩墩帽計算：墩帽的高度（七）第一節實體式(重力式)橋臺計算二、設計要點：應計入車輛作用引起的土側壓力

（一）施加在橋臺上的作用1.永久作用

1）上部結構重力通過支座（或拱座）在臺帽上的支承反力；

2）橋臺重力（包括臺帽、臺身、基礎和土的重力）；

3）混凝土收縮在拱座處引起的反力；

4）水的浮力；

5）臺后土側壓力，宜以主動土壓力計算，其大小與壓實度有關。第三章橋臺的設計與計算一、橋臺主要尺寸的擬定：U形橋臺、埋置式橋臺、八字形橋臺、埋置式橋臺、八字形橋臺、埋置衡重式高橋臺72第一節實體式(重力式)橋臺計算二、設計要點：應計入車輛作2.可變作用（1）基本可變作用：作用在上部結構上的汽車荷載，除對鋼筋混凝土樁(或柱)式橋臺應計入沖擊力外，其它各類橋臺均不計沖擊力；（2）其他可變作用：汽車荷載引起的制動力；上部結構因溫度變化在支座（或拱座）上引起的摩阻力（或反力）等。3.偶然作用只包含地震力，不考慮船只或漂浮物的撞擊力等4.施工作用732.可變作用73（二）作用效應組合1.梁橋橋臺的荷載布置及組合車輛荷載沿順橋向的三種布置方案，即：1）僅在臺后破壞棱體上布置車輛荷載，溫度下降，并考慮臺后土側壓力；

2)僅在橋跨結構上布置荷載，溫度下降，向橋孔方向的制動力及臺后土側壓力。

3）在橋跨結構上和臺后破壞棱體上都布置車輛荷載。同上作用在梁橋橋臺上的荷載74（二）作用效應組合1.梁橋橋臺的荷載布置及組合車輛荷載沿順2.拱橋橋臺的荷載布置及組合橋上滿布車輛荷載與人群，使橋臺有向橋跨方向滑動的趨勢。臺后破壞棱體上布置車輛荷載，使橋臺有向路堤方向滑動的趨勢。拱橋橋臺作用效應組合圖示752.拱橋橋臺的荷載布置及組合橋上滿布車輛荷載與人群，使橋臺（三）橋臺承載能力和穩定性驗算

橋臺臺身承載能力、基底承載力、偏心以及橋臺穩定性驗算和橋墩相同。如果U型橋臺兩側墻寬度不小于同一水平截面前墻全長的0.4倍時，橋臺臺身截面驗算應把前墻和側墻作為整體考慮其受力。否則，臺身前墻應按獨立的擋土墻進行驗算。76（三）橋臺承載能力和穩定性驗算橋臺臺身承載能力、基底

二、設計與計算要點：1、上下鉸接、驗算臺身截面承載力（豎梁）、2、臺身和翼墻視為彈性地基上的短梁，彎曲強度，3、基礎底面基礎地基容許承載力的驗算

（一）橋臺作為豎梁時的強度計算

1.利用上部構造和下部的支撐梁作為橋臺的支撐，以防止橋臺向跨中移動；2.整個構造物形成為四鉸鋼架系統；3.除臺身按上下鉸接支撐的簡支豎梁承受水平土壓力外，橋臺還應該作為彈性地基上的梁加以驗算。它包括以下三項：第二節輕型橋臺

一、輕型橋臺的特點和構造要求1.驗算截面處的豎直力N77二、設計與計算要點：（一）橋臺作為豎梁時的強度計算1.1）橋跨結構恒載在單位寬度橋臺上的支點反力N1；2）單位寬度臺帽的自重N2；3）驗算截面以上單位寬度臺身的自重N3。于是2.土壓力計算

土壓力及計算圖式781）橋跨結構恒載在單位寬度橋臺上的支點反力N1；2.土壓力1）單位臺寬由填土本身引起的土壓力Er它呈三角形分布，其計算公式為 2）單位臺寬由車輛作用引起的土壓力Ec成均勻分布：3）單位臺寬的總土壓力791）單位臺寬由填土本身引起的土壓力Er它呈三角形分布，其計算4）等代土層厚度h式中：

–––臺后填土容重；

–––土的內摩擦角；

–––填土表面與水平面的夾角；

–––橋臺或檔土墻與豎直面的夾角；

–––臺背或墻背與填土間的摩擦角。

–––布置在B×l0面積內的車輪或履帶重；

B–––橋臺計算寬度；

–––計算土層高度；

–––臺后填土的破壞棱體長度，同時804）等代土層厚度h式中： 803.臺身作用效應計算

1）計算圖式臺身按上下鉸接的簡支梁計算，如圖所示。對于有臺背的橋臺，因上部構造與臺背間的縫隙已用砂漿或小石子混凝土填實，保證了有牢靠的支撐作用。因此，臺身受彎的計算跨徑為

H0–––橋跨結構與支撐梁間的凈距；

d–––支撐梁的高度；

c–––橋臺背墻的高度。式中：813.臺身作用效應計算1）計算圖式H0–––2）作用效應計算在計算截面彎矩M時，軸力N的影響忽略不計，而是放在強度驗算中考慮。對于跨中截面其彎矩為在臺帽頂部截面的剪力為在支撐梁頂面處的剪力為3）計算截面的垂直力

P=P1+P2+P34）截面承載力驗算

822）作用效應計算在臺帽頂部截面的剪力為在支撐梁頂面處的剪力為（二）橋臺在本身平面內的彎曲強度驗算

橋臺受力圖式

設梁上作用著一段對稱的均布荷載，則梁的最大彎矩產生在中點，其計算公式為：83（二）橋臺在本身平面內的彎曲強度驗算橋臺受力圖式（三）基地應力驗算橋臺重力引起的基底應力分布圖橋臺的基底應力為橋臺本身自重引起的和橋跨結構、車輛荷載引起的應力之和。橋臺自重引起的基底應力可按臺墻因自重不致發生彎曲的假定計算。荷載引起的基底最大應力可按下式求得。

84（三）基地應力驗算橋臺重力引起的基底應力分布圖橋臺的（二）拱橋輕型橋臺一、輕型橋臺設計的基本假定1.橋臺只繞基底轉動而無滑動；2.臺后計算土壓力是由靜止土壓力和橋臺變位所引起的土的彈性抗力所組成；3.橋臺的剛度極大，它本身的變形相對于整個橋臺的位移可以忽略不計85（二）拱橋輕型橋臺一、輕型橋臺設計的基本假定85二、靜止土壓力臺身彈性抗力計算圖示86二、靜止土壓力臺身彈性抗力計算圖示86三、土的彈性抗力強度設在臺口處土的彈性抗力強度Pk相應的橋臺繞基底重心的剛體轉角為θ，于是距基底重心的水平距離為x的土的彈性抗力強度為將以上公式整理可得臺背土抗力對基底重心的力矩87三、土的彈性抗力強度設在臺口處土的彈性抗力強度Pk相應的橋臺基底土抗力對基底重心的力矩由平衡條件可知故88基底土抗力對基底重心的力矩由平衡條件可知故88式中：∑Mc——作用于橋臺一米寬度上水平推力H,垂直反力V，橋臺自重G1及地基以上土重G2，臺后靜止土壓力Wi和Bi等對基底重心的力矩，向臺方向轉動者為正；

f——拱的計算失高；

I0——基底截面的慣性矩

h2、x、θ、——分別為高度、水平距離、轉角和位移；

k，k0——分別為臺背上和地基上的彈性抗力系數，也可直接采用實驗值。當地基土與臺背上為同一類土時，則k0/k=1.2589式中：∑Mc——作用于橋臺一米寬度上水平推力H,垂直反力V，四、強度驗算1.臺口抗剪強度可用下式驗算2.臺身強度驗算五、基底應力驗算當基礎設置在非巖石和巖石地基上，且合力偏心距不超過基底核心半徑時，均可按下式計算。式中：x1，x2——分別為基底重心至最大和最小應力邊緣的距離；

[σ]——地基容許承載力90四、強度驗算式中：x1，x2——分別為基底重心至

當基礎設置在堅密巖石地基上，基底的合力偏心距e0超出核心半徑ρ時，僅按受壓區計算基地最大壓應力，不考慮基底承受拉力，其計算原理如下。根據基地彈性抗力對基底重心的力矩等于作用在臺上各力對基底重心的力矩的原理，當不計基底拉應力時，可按右圖的計算圖式計算。計算時可取一米的橋臺寬度，對矩形基底截面，最大邊緣壓應力σ的計算公式相似，即基底的受壓寬度可根據總垂直外力V+∑G應與基底土的總承載力相等的原則。

0.75b（巖石）0.80b（較差巖石）91當基礎設置在堅密巖石地基上，基底的合力偏心距e0

六、穩定性驗算1.路堤穩定性驗算當橋臺向臺后方向偏轉時，保證臺后填土不破裂的安全系數Kc按下式計算：式中：pb——臺口處被動土壓力強度，公式如下

pj（1）——臺口處靜止土壓力強度

pk——臺口處彈性抗力強度其中：c——土的粘聚力

φ——土的內摩擦角92式中：pb——臺口處被2.抗滑穩定性驗算為了保證橋臺基底只有轉動，而無滑動，應根據荷載不知的兩種不同情況進行抗滑穩定性驗算。（1）橋跨上布滿活載（考慮靜止土壓力加工抗力），驗算向路堤方向滑動的安全系數Kc，即式中：Bj——橋臺臺身部分所受的靜止土壓力；

f1——圬工與地基間的摩擦系數；

H——考慮拱背部分靜止土壓力在內的水平推力。（2）臺后布置車輛荷載（考慮超載及主動土壓力），驗算向河心滑動的安全系數。932.抗滑穩定性驗算式中：Bj——橋臺臺身部分所受的靜止土壓力第三節框架式橋臺

一、一般構造與適用條件是一種與樁基礎配用的輕型橋臺，適用于地基承載力較低，臺高大于4.0m跨徑大于10m的橋梁?？蚣苁綐蚺_94第三節框架式橋臺一、一般構造與適用條件框架式橋臺94

二、設計與計算要點（一）臺帽

1.框架式橋臺由臺帽、蓋梁、背墻、耳墻和擋板組成。

2.耳墻視為單懸臂固結梁，水平方向承受土壓力和車輛荷載引起的水平壓力。

3.擋板僅起側面擋土的作用。

（二）臺身與基礎

1.墻式臺身

2.柱式臺身

3.基礎95二、設計與計算要點95第四節組合式橋臺梗要

一、構造形式與要求

1、加筋土橋臺加筋土橋臺96第四節組合式橋臺梗要一、構造形式與要求加筋土橋臺96

2、錨拉板式橋臺錨拉板式橋臺972、錨拉板式橋臺錨拉板式橋臺97橋臺與擋土墻組合式橋臺

3、橋臺——擋土墻組合橋臺98橋臺與擋土墻組合式橋臺3、橋臺——擋土墻組合橋臺98

4、后座式組合橋臺

二、設計與計算要點

1、構件尺寸擬定與拉桿布置

2、土壓力計算

3、拉桿受力與拉桿長度計算

4、加筋土結構內部穩定性驗算

5、拉桿截面承載力驗算

6、整體穩定性驗算

994、后座式組合橋臺二、設計與計算要點99橋梁工程墩臺類型和構造及設計計算100橋梁工程墩臺類型和構造及設計計算1第六篇橋梁墩臺橋梁墩臺類型和構造1橋墩的設計與計算2橋臺的設計與計算3101第六篇橋梁墩臺橋梁墩臺類型和構造1橋墩的設計與計算第一章橋梁墩臺的類型和構造第一節墩臺類型及適用性橋梁下部結構由橋墩、橋臺和基礎組成；橋梁墩（臺）主要由墩（臺）帽(蓋梁)、墩（臺）身和基礎三部分組成，如圖所示。梁的自重及梁所承受的荷載，通過橋臺、橋墩傳給地基。梁橋重力式墩臺102第一章橋梁墩臺的類型和構造第一節墩臺類型及適用性

近年來，國內外的城市橋梁中，涌現出豐富多彩的構造形式，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，視空開闊，造價經濟；（2）多柱式墩，其柱頂各自直接支撐上部結構的箱梁底板，柱間不設橫系梁，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，這些型式除滿足結構受力的要求外，都是為了達到造型美觀的目的。

103近年來，國內外的城市橋梁中，涌現出豐富多彩的構造形式各種橋墩形式104各種橋墩形式5一、梁橋橋墩

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

實體橋墩是由一個實體結構組成,主要靠自身重力平衡外力保證橋墩穩定。它們由墩帽、墩身和基礎構成。105一、梁橋橋墩橋墩按其構造可分為實體橋墩、空心橋墩、柱實體式（重力式）橋墩106實體式（重力式）橋墩7

柱式橋墩的結構特點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107柱式橋墩的結構特點是由分離的兩根或多根立柱（或（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，節約材料，減輕自重，減少軟弱地基的負荷，也可將墩身內部做成空腔體、即所謂空心橋墩。這種橋墩在外形上與實體重力式橋墩并無大的差別，只是自重較實體重力式的輕，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108（三）鋼筋混凝土薄壁式墩和空心墩在一些高大的橋墩中，（四）柔性（排架）墩

柔性排架樁墩其主要特點是，可以通過一些構造措施，將上部結構傳來的水平力（制動力、溫度影響力等）傳遞到全橋的各個柔性墩臺，或相鄰的剛性墩臺上，以減少單個柔性墩所受到的水平力，從而達到減小樁墩截面的目的。柔性排架樁墩109（四）柔性（排架）墩柔性排架樁墩其主要特點是，可以通二、拱橋橋墩拱橋橋墩通常采用實體式（重力式）和樁（柱）式墩

（1）拱座

拱座相當于梁式橋墩（臺）的墩（臺）帽是直接支撐拱圈的部分，相鄰橋跨的拱推力相互抵消后，將不平衡的推力傳至墩身。

它的主要作用是：在它的一側的橋孔因某種原因遭到毀壞時，能承受住單側拱的恒載水平推力，以保證其另一側的拱橋不致遭到傾坍。當施工時為了拱架的多次周轉，或者當纜索吊裝設計的工作跨徑受到限制時為了能按橋臺與某墩之間或者按某兩個橋墩之間作為一個施工段進行分段施工，在此情況下也要設置能承受部分恒載單向推力的制動墩。如圖所示：（2）單向推力墩110二、拱橋橋墩（1）拱座拱座相當于梁圖6-1-6拱橋輕型單向推力墩（a為斜撐墩b為懸臂墩）a)b)111圖6-1-6拱橋輕型單向推力墩a)（3）相鄰兩孔推力不相等的橋墩變更相鄰的矢跨比，調整拱座位置或拱上結構形式而使兩推力或推力對橋墩彎矩大致相等。112（3）相鄰兩孔推力不相等的橋墩變更相鄰的矢跨比一種是重力式墩臺。這類墩、臺的主要特點是靠自身重量來平衡外力而保持其穩定。因此，墩身、臺身比較厚實，可以不用鋼筋，而用天然石材或片石混凝土砌筑。它適用于地基良好的大、中型橋梁，或流冰、漂浮物較多的河流中。在砂石料方便的地區，小橋也往往采用重力式墩、臺。其主要缺點是圬工體積較大，因而其自重和阻水面積也較大。另一種是輕型墩臺。一般說來，這類墩臺的剛度小，受力后允許在一定的范圍內發生彈性變形，所用的建筑材料大都以鋼筋混凝土和少筋混凝土為主，但也有一些輕型墩臺，通過驗算后可以用石料砌筑。一、梁橋橋臺113一種是重力式墩臺。這類墩、臺的主要特點是靠自身重量來平衡外力

重力式橋臺主要靠自重來平衡臺后的土壓力，通常用石料、片石混凝土或混凝土等圬工材料建造。重力式U型橋臺a)梁橋橋臺b）拱橋橋臺114重力式橋臺主要靠自重來平衡臺后的土壓力，通常用石料、

埋置式橋臺將臺身大部分埋入錐形護坡（溜坡）內，縮短翼墻（耳墻），僅由臺帽兩側耳墻與路堤銜接，如圖所示：埋置式橋臺115埋置式橋臺將臺身大部分埋入錐形護坡（溜坡）內，縮短翼樁柱式橋臺

樁柱式橋臺是當前常用的橋臺形式之一，它比實體埋置式橋臺能節省更多的圬工，而且施工更為簡易，如圖所示：116樁柱式橋臺樁柱式橋臺是當前常用的橋臺形式之一，它比實輕型橋臺的體積輕巧、自重較小，一般由鋼筋混凝土材料建造，它借助結構物的整體剛度和材料強度承受外力，從而可節省材料，降低對地基強度的要求和擴大應用范圍，為在軟土地基上修建橋臺開辟了經濟可行的途徑。

圬工薄壁輕型橋臺薄壁輕型橋臺117輕型橋臺的體積輕巧、自重較小，一般由鋼筋混凝土材料建（一）齒檻式橋臺結構特點：

基底面積較大，可以支承一定的垂直壓力；底板下的齒檻可以增加磨擦和抗滑的穩定性；臺背做成斜擋板，利用它背面的原狀土和前墻背面的新填土，共同平衡拱的水平推力；前墻與后墻板之間的撐墻可以提高結構的剛度；齒檻的寬度和深度一般不小于50cm。這種橋臺適用于軟土地基和路堤較低的中小跨徑拱橋。

118（一）齒檻式橋臺結構特點：19空腹式橋臺:前墻、后墻、基礎板和撐墻等部分組成。前墻承受拱圈傳來的荷載，后墻支承臺后的土壓力。在前后墻之間設置撐墻3～4道，作為傳力構件，并對后墻起到扶壁，對基礎板起到加勁作用。

119空腹式橋臺:前墻、后墻、基礎板和撐墻等部分組成。20組合式橋臺組合式橋臺由臺身和后座兩部分組成臺身部分承受拱的豎直壓力，后座部分則通過后座底板的摩阻力及臺后的土側壓力來平衡拱的水平推力。120組合式橋臺組合式橋臺由臺身和后座兩部分組成臺身正確的選擇原則是：在滿足使用功能的前提下，應符合因地制宜、就地取材、方便施工和養護、以達到適用、安全、經濟、與周圍環境協調、造型美觀的目的。橋梁墩臺的設計與結構受力、地質構造、土基條件、水文、水利以及河床性質有關。必須保持墩臺的強度和穩定性121正確的選擇原則是：在滿足使用功能的前提下，應符合因地1.順橋向墩帽最小寬度b如圖所示，b為：式中：f—相鄰兩跨支座間的中心距；e0—伸縮縫寬，中小橋為2cm～5cm；大跨徑橋梁可按溫度變化及施工放樣、安裝構件可能出現的誤差等決定；溫度變化引起的變位為：（一）.梁式橋的實體墩墩（臺）帽厚度一般不小于50cm（二）.墩、臺帽平面尺寸1221.順橋向墩帽最小寬度b如圖所示，b為：式中：f—相鄰兩跨其中：l—橋跨的計算長度（因橋梁的分孔、聯長、固定支座與活動支座布置不同而不同）；

—溫度變化幅度值，可采用當地最高和最低月平均氣溫及橋跨澆筑完成時的溫度計算決定；

—材料的線膨脹系數，鋼筋混凝土構造物為；

、

—橋跨結構過支座中心線的長度；a、

—橋跨結構支座順橋向寬度；c1—順橋向支座邊緣至墩身邊緣的最小距離，見表5-1-1及圖5-1-8；c2—檐口寬度，5cm～10cm。e0=L×t×αt123其中：l—橋跨的計算長度（因橋梁的分孔、聯長、固定支座與活動支座邊緣距臺邊緣最小距離

124支座邊緣距臺邊緣最小距離25

2.橫橋向墩帽最小寬度B

B為橋跨結構兩外側邊支座中心距+支座底板橫向寬度+2C2+支座墊板至墩臺邊緣最小寬度的兩倍。b≥a/2+e1+e0/2+C1+C23.順橋向臺帽最小寬度b其中式中符號意義同前所示。1252.橫橋向墩帽最小寬度BB為橋跨結構兩外側邊支座4.橫橋向臺帽最小寬度B

除應考慮支座布置情況外，還應結合橋面寬度（包括人行道）及接線路基寬度決定，使車輛及行人交通順暢、安全方便。拱橋拱座的縱、橫向寬度可同樣根據以上方法結合拱腳尺寸等情況決定，但是大跨徑橋梁墩臺臺帽寬度需視上部結構類型而定。（三）實體墩臺頂帽鋼筋的配置配筋實例1264.橫橋向臺帽最小寬度B除應考慮支座布置情況外，還二、墩（臺）的構造要求（一）對石料及混凝土墩臺的要求（二）對鋼筋混凝土墩臺的要求三、支承墊石基礎擴散角（剛性角）、沉降、頂寬的估算、側坡具體尺寸、鋼筋的要求127二、墩（臺）的構造要求（一）對石料及混凝土墩臺的要求（二）對一、作用計算（一）永久作用

1.結構重力；2.土的重力及土側壓力；3.預加力；4.水的浮力；5.混凝土收縮及徐變、基礎變位的作用。第三節墩臺的作用計算與有關規定128一、作用計算（一）永久作用1.結構重力；第三節墩臺的（二）可變作用1、汽車制動力；2、流水壓力、冰壓力；3、支座摩阻力；4、風力。（三）偶然作用1、地震作用；2、作用在墩身上的船只或漂浮物的撞擊力。129（二）可變作用1、汽車制動力；（三）偶然作用1、地震作用；二、作用效應組合原則1.只有在墩臺上可能出現的作用，才進行效應的組合；2.當可變作用的出現對墩臺產生有利影響的時候，該作用效應不應參與組合；3.施工階段作用效應的組合，應按計算需要及墩臺所處條件而定，結構上的施工人員和機具設備均應該按臨時荷載加以考慮；4.多個偶然作用不同時參與組合；

130二、作用效應組合原則1.只有在墩臺上可能出現的作用，才進行三、墩臺設計的有關規定（一）.墩臺的沉降和位移；（1）簡支梁橋的墩臺沉降和位移的容許極限值，不宜超過：

①墩臺均勻總沉降值的2√L；

②相鄰墩臺均勻總沉降1.0√L

；

③墩臺頂面的水平位移值0.5√L

；（2）拱橋墩臺的沉降和位移的允許值由計算確定（3）水平位移的計算，一般將橋梁實體墩作為一個在基礎頂面固結的懸臂梁，同時不考慮由于墩頂位移后垂直作用引起的彎矩。計算結果偏大。131三、墩臺設計的有關規定（一）.墩臺的沉降和位移；32（二）柱式墩臺蓋梁的計算墩臺蓋梁與柱應按剛構計算，當蓋梁與柱的線剛度（EI/l)之比大于5時，雙柱式蓋梁可按簡支梁計算，多柱式墩臺蓋梁可按連續梁計算。規范規定：132（二）柱式墩臺蓋梁的計算33四、墩臺設計的內容和要求（1）墩身任意截面應有足夠的強度，在荷載作用下不致破壞，也不得發生過大的裂縫等病害。（2）橋墩基本是壓彎結構件，必須保證縱向撓曲的穩定性（3）在各種作用下墩頂彈性水平位移不宜過大（4）必須驗算墩臺的整體抗傾覆和抗滑動的穩定性。驗算步驟：（1）該驗算項目最不利作用效應組合的計算（2）計算在相應作用效應組合下，控制截面的最大應力、偏心值或位移值和穩定性（3）進行截面強度、合力偏心距或位移以穩定性驗算133四、墩臺設計的內容和要求（1）墩身任意截面應有足夠的強度，在第四節墩臺的附屬結構物一、錐坡護坡及溜坡為了保護橋臺與引道邊坡的穩定，防止沖刷水毀，應該在兩側及岸墩向河側設置錐形護坡。岸墩前的稱為溜坡。二、破冰體：破冰棱設置在最低水位線以下0.5,到最高水位以上1.0m破冰體與實體墩示意

三、橋臺搭板134第四節墩臺的附屬結構物一、錐坡護坡及溜坡為了保護一、擬定橋墩各部尺寸:根據橋梁上部構造的寬度選定墩頂長度二、計算與驗算要點（一）作用效應計算

1梁橋重力式橋墩第一種組合：按橋墩各截面上可能產生的最大豎向力的情況進行組合，驗算墩身強度和基底最大應力，兩跨滿可變作用的一種或幾種。第二種組合：按橋墩各截面在順橋方向上可能產生的最大偏心和最大彎矩的情況進行組合。在相鄰兩孔的一孔上，布置可變作用.驗算墩身強度、基底應力、偏心矩以及橋墩的穩定性第三種組合：按橋墩各截面在橫橋方向可能產生最大偏心和最大彎矩的情況進行組合。將可變作用布置偏于橋面的一側。驗算墩身強度、基底應力、偏心矩以及橋墩的穩定性第二章橋墩的設計與計算第一節實體式（重力式）橋墩135一、擬定橋墩各部尺寸:根據橋梁上部構造的寬度選定墩頂長度橋墩上縱向布載情況橋墩上橫向布載情況136橋墩上縱向布載情況橋墩2拱橋重力式橋墩（1）順橋方向的作用及其效應組合

對于普通橋墩應為相鄰兩孔的永久作用，在一孔或跨徑較大的一孔滿布汽車車道荷載和人群荷載，其它可變作用中的汽車制動力、縱向風力、溫度影響力等，并由此對橋墩產生不平衡水平推力、豎向力和彎矩對于單向推力墩則只考慮相鄰兩孔中跨徑較大一孔的永久作用效應。圖6-2-2不等跨拱橋橋墩受力情況1372拱橋重力式橋墩（1）順橋方向的作用及其效應組合（2）橫橋向的作用及其效應組合

在橫橋方向作用于橋墩上的外力有風力、流水壓力、冰壓力、船只或漂浮物撞擊力、或地震力等。但是對于公路橋梁，橫橋方向的受力驗算一般不控制設計。以上所述的各種作用效應組合是對重力式橋墩而言的，對于其它型式的橋墩，則要根據它們的構造和受力特點進行具體分析，然后參照上述的一般原則，進行個別的作用效應組合。這里要提出注意的是：第一，不論對于哪一種形式的橋墩，均應按承載能力極限狀態的設計要求，進行作用效應的組合。第二，《橋規》中還規定，有些可變作用實際上不可能同時出現或是同時參與組合的概率比較小，不應同時考慮其作用效應的組合。都必須滿足橋梁規范中規定的強度安全系數和結構穩定系數138（2）橫橋向的作用及其效應組合在橫橋方向作用于橋

對于梁橋和拱橋重力式橋墩的計算，雖然在作用效應組合的內容上稍有不同，但是就某個截面而言，這些外力都可以合成為豎向和水平方向的合力（用和表示）以及繞該截面x–x軸和y–y軸的彎矩（用和表示），如圖所示。墩身底截面強度驗算

139對于梁橋和拱橋重力式橋墩的計算，雖然在作用效應組合的（二）墩身截面強度和偏心距驗算

對于較矮的橋墩一般驗算墩身的突變處截面和墩底截面；對于較高的橋墩，由于控制截面不確定在墩身底部，則應沿墩身豎向每隔2到3米驗算一個截面。（三）墩頂水平位移的驗算對于高度超過20m的重力式墩臺，應驗算墩頂沿順橋向的彈性位移，并使其符合規定要求。墩臺頂面水平位移的容許極限值為:140（二）墩身截面強度和偏心距驗算對于較矮的橋墩（四）承臺基礎底面巖土的承載力和偏心距驗算1.基地巖土的承載力驗算:基礎的穩定性和基低巖石的承載力加以驗算（1）當基底只承受軸心荷載：(2）當基底單向偏心受壓，承受豎向力N和彎矩M的共同作用時，還應滿足下式條件：（3）當基底雙向偏心受壓，承受豎向力N和繞x軸彎矩與y軸彎矩共同作用時，還應滿足下式條件：141（四）承臺基礎底面巖土的承載力和偏心距驗算1.基地巖土的承載當設置在基巖上的橋墩基底的合力偏心距超出核心半徑時，其基底的一邊將會出現拉應力，由于不考慮基底承受拉應力，故需按基底應力重分布，重新驗算基底最大壓應力，其驗算公式如下：142當設置在基巖上的橋墩基底的合力偏心距超出核心半徑時，其基底的2基底合力偏心距的驗算

(1)為了使永久作用基底拉應力分布比較均勻，防止基底最大壓應力與最小壓應力相差過大，導致基底產生不均勻沉陷和影響橋墩的正常使用，故在設計時，應對基底合力偏心距加以限制。應滿足表的要求。

荷載情況`地基條件合力偏心距備注墩臺僅承受永久作用標準值效應組合非巖石地基拱橋、剛構橋墩臺，其合力作用點應盡量保持在基底重心附近墩臺承受作用標準值效應組合或偶然作用（地震作用除外）標準值效應組合非巖石地基應考慮應力重分布，且符合抗傾覆穩定系數較破碎~極破碎巖石地基完整、較完整巖石地基(2)基底重心軸的偏心矩(3)單向或雙向偏心受壓1432基底合力偏心距的驗算(1)為了使永久作用基底拉應（五）墩基礎的穩定性驗算1抗傾覆穩定性驗算144（五）墩基礎的穩定性驗算1抗傾覆穩定性驗算45即：

上述方程左邊第一項為穩定力矩，第二項為傾覆力矩。由此可見，抵抗傾覆的穩定系數可按下式驗算：145即：上述方程左邊第一項為穩定力矩，第二項為傾覆力矩。46式中：

–––穩定力矩；

–––傾覆力矩；

–––不考慮其分項系數和組合系數的作用標準值組合或偶然作用（地震除外）標準值組合引起的豎向力（kN）；

–––豎向力對驗算截面重心的力臂（m）；

–––不考慮其分項系數和組合系數的作用標準值組合或偶然作用（地震除外）標準值組合引起的水平力（kN）；

–––在截面重心與合力作用點的連接線上，自截面重心至驗算傾覆軸的距離（m）；

–––所有外力的合力R在驗算截面的作用點對基底重心的偏心距。146式中：472抗滑動穩定性驗算抵抗滑動的穩定系數Kc，按下式驗算：式中：–––各豎向力的總和（包括水的浮力）；

–––抗滑穩定水平力總和；

–––滑動水平力總和；

–––基礎底面（圬工）與地基土之間的摩擦系數，若無實測值時可參照表6-2-2選取。1472抗滑動穩定性驗算抵抗滑動的穩定系數Kc，按下式驗算：式中一、柱式橋墩的構造特點第二節樁柱式橋墩橋墩的立面形式148一、柱式橋墩的構造特點第二節樁柱式橋墩橋墩的立面形式4

（一）蓋梁設計

1.作用計算

永久作用、可變作用、施工吊裝荷載、橋墩沿縱向的水平力

2.作用效應計算：

3.截面配筋計算：彎矩和剪力包絡圖（二）墩柱設計

1.作用計算：永久作用、汽車作用

2.截面配筋:軸心受壓或偏心受壓計算

3.裂縫驗算：0.20mm,0.15mm

二、設計與計算要點

149（一）蓋梁設計二、設計與計算要點50第三節柔性排架樁橋墩一、橋墩形式與一般構造二、設計與計算要點梁橋柔性墩計算圖式150第三節柔性排架樁橋墩一、橋墩形式與一般構造（一）基本假設（1）外荷載除汽車荷載外，還要計入汽車制動力、溫度影響力，必時還包括墩身受到的風力，但梁身的混凝土收縮、徐變等次要因素可忽略不計。（2）計算制動力時,各墩臺受力按墩頂抗推剛度分配。在計算土壓力時，如設有實體剛性墩臺，則全部由有關剛性墩臺承受。如均為柔性墩，則由岸墩承受土壓力，并假定此時各個墩頂與上部構造之間不發生相對位移。（3）計算溫度變形時，墩對梁產生的豎向彈性拉伸或壓縮影響忽略不計，而只計樁墩頂部水平力對樁墩所引起的彎矩的影響。（4）在計算梁墩之間橡膠支座的水平力剪切變形時，忽略因梁體的偏轉角對它的影響。151（一）基本假設52柔性墩結構及計算圖示鋼筋混凝土柔性排架樁墩臺,是由成排的預制打入樁或鉆孔灌注樁頂連接鋼筋混凝土蓋梁組成的.152柔性墩結構及計算圖示鋼筋混凝土柔性排架樁墩臺,是（二）計算步驟

1墩抗推剛度的計算

1、當墩柱下端固定在基礎或承臺頂面時，

2、當考慮樁側土的彈性抗力時，則按樁基礎的有關公式計算，153（二）計算步驟1墩抗推剛度的計算1、當墩柱下端固定上式中：

——單位水平力作用在第i個柔性墩頂產生的水平位移（m/kN）；

——第i墩柱下端固接處到墩頂的高度（m）；

I——墩身橫截面對形心軸的慣性矩（m4）。

2墩頂制動力的計算

式中：

——作用在第i墩臺的制動力（kN）；

——全橋（或一聯）承受的制動力（kN）。于是墩頂水平位移為：154上式中：23.梁的溫度變形引起的水平力當溫度下降時橋梁上部結構將縮短，兩岸邊排架向河心偏移。當溫度上升時，橋梁上部結構將伸長，兩岸邊排架向路堤偏移。因此，無論溫度升高或降低，必然存在一個溫度變化偏移值等于零的位置（稱為溫度中心）。在求排架的偏移值時，需先求出這個位置。溫度變化時柔性排架墩的偏移圖式1553.梁的溫度變形引起的水平力當溫度下降時橋梁如圖所示，圖中：x0——為溫度中心0––0線至0號排架的距離；

i——樁的序號，i=0，1，2……n，n為總排架數減1；

——第跨的跨徑。如果用x