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​桥台类型

futao 桥梁拆除 2019-04-17 1061 0
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桥台类型

桥台的主要功能,除了支撑上部结构和传递主梁自重及桥面上的活荷载外,另一重要作用是衔接引道挡土,承受很大的土压力,因而桥台的基本结构受其功能要求而比较固定。桥台处于路和桥的分界处,有时因为桥头建筑艺术要求而利用桥台修建一些标志性建筑,此时桥台要进行特殊设计。

(一)梁、板式桥桥台

按照桥台的结构形式,一般分为重力式、埋置式、轻型、组合式和承拉桥台。

1.重力式桥台

重力式桥台也称实体式桥台,又称U形桥台。它是由台身(前墙)、台帽、基础与两侧的翼墙(侧墙)组成,前墙与侧墙在平面上呈U字形。重力式桥台主要依靠自重与台腔内填土重平衡台后的土压力,保持桥台的稳定性。前墙上有台帽支承桥跨结构,并承受台后土压力;侧墙后缘伸入路堤内起着衔接引道的作用,同时也参与前墙共同承受土压力(图2-32)。重力式桥台由石砌、片石混凝土或混凝土等坛工材料建造,并采用就地施工方法。重力式桥台构造简单,基础承压面大,应力较小,但圬工体积大,一般用于填土高度8~10m的中等以上跨径的桥梁。

图2-32重力式U形桥台

图2-32重力式U形桥台

对于河岸稳定、桥台不高、河床不压缩(人工河道)或压缩很小的中小跨径桥梁、城市立交桥,可利用侧墙挡土而不修锥坡时,将U形桥台前墙与翼墙设变形缝分开,形成独立的翼墙。

此时,台身与翼墙斜交时为八字式桥台;台身与翼墙在同一平面时为一字式桥台(图2-33)。

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a)八字式桥台

b)一字式桥台

b)一字式桥台

图2-33八字式桥台和一字式桥台

2.埋置式桥台

埋置式桥台是将台身埋在锥形护坡中,只露出台帽以安置支座及上部结构。这样桥台所受的土压力大为减小,桥台的体积相应减少,也减小了基础圬工量。

埋置式桥台将侧墙改为短小的钢筋混凝土耳墙,耳墙与路堤衔接,伸入路堤的长度一般不小于700mm,耳墙按嵌固在台身的悬臂板计算。台帽部分的内角至护坡表面距离不应小于500mm,否则应在台帽两侧设置挡板,防止土、雪等进入台帽支承平面上去。

埋置式桥台按台身结构形式可分为:实体直立埋置式和后倾埋置式桥台、肋墙埋置式桥台、桩(柱)埋置式桥台和框架埋置式桥台(图2-34)。

a)实体后倾埋置式桥台

a)实体后倾埋置式桥台

b)桩(柱)埋置式桥台

b)桩(柱)埋置式桥台

c)框架埋置式桥台

c)框架埋置式桥台

图2-34埋置式桥台

实体后倾埋置式桥台实质上属于重力式桥台,它的工作原理是依靠台身后倾,使重心落在基底截面的形心之后,以平衡台后填土的倾覆力矩而保证桥台具有较好的稳定性,可适用于高达10m和10m以上的高桥台。

埋置式桥台和钢筋混凝土灌注桩或排架桩式桥台,其锥坡坡度不应陡于1:1.5,对不受洪水冲刷的锥坡,加强防护时可采用不陡于1:1.25的坡度。

肋墙式桥台是实体埋置式桥台的改进形式,可更多地减少台身圬工体积,台身两片或两片以上后倾的肋墙可用混凝土或钢筋混凝土做成,上面用盖梁做台帽,台高10m以上应在肋墙间设撑梁,盖梁、撑梁、耳墙均用钢筋混凝土做成,台身与基础间需设置锚固连接钢筋。桩(柱)埋置式桥台是一种应用较广的桥台形式,对于各种土壤地基都适宜。根据桥宽和地基土承载能力、基础类型可以采用双柱、三柱或多柱的形式,适用于跨径一般不超过30m,填土高度不超过5m的桥梁。

框架埋置式桥台比桩(柱)式桥台有更好的刚度,比肋墙式桥台挖空率更高,宜用于填土高度大于5m,桥跨20m以上的梁式桥,其不足之处是必须用双排基桩。埋置式桥台的共同缺点是溜坡深入到桥孔,压缩了河道。为了不压缩河道,要适当增加桥长。

埋置式桥台台前溜坡虽然用片石作防护,但仍存在着被洪水冲毁的可能性。规范规定,对埋置式桥台,当验算截面强度和稳定性时,可考虑来自桥台台后填土及台前溜坡的两方向土侧压力,同时,还应验算台前溜坡被冲刷时承受来自桥台台后单向主动土压力的受力情况。

3.轻型桥台

(1)支撑梁轻型桥台

这种桥台的特点是,台身为直立的薄壁墙,台身两侧有翼墙,在轻型桥台之间或台与墩之间设置3~5根水平支撑梁,上部结构与桥台通过锚栓连接,使上部结构与支撑梁共同支撑桥台,承受台后土压力,形成四铰框架的受力体系。

支撑梁应设在冲刷线以下或铺砌层以下。在北方寒冷地区,要注意支撑梁底面应设在最大冻结线以下,或者将支撑梁下换为不冻胀土,一般也可用加厚河床铺砌来代替支撑梁。

轻型桥台可分为一字式轻型桥台、八字式轻型桥台、耳墙式轻型桥台(图2-35)。一字式或八字式桥台的台身可采用圬工结构,一般当桥的跨径不超过6m、台高不超过4m时,可用C15浆砌块石;当跨径大于6m,台高大于4m时,需用C15混凝土浇筑,台帽用C20或以上的钢筋混凝土。耳墙式轻型桥台由台墙、耳墙及边柱三部分组成。耳墙附于边柱上部,耳墙可视为水平土压力作用下的悬臂板计算。边柱除承受由耳墙重力产生的竖直荷载和弯矩外,尚应计算耳墙上水平土压力对柱身所产生的扭矩和剪力。

a)一字式轻型桥台

a)一字式轻型桥台

b)八字式轻型桥台

b)八字式轻型桥台

c)耳墙式轻型桥台

c)耳墙式轻型桥台

图2-35轻型桥台

(2)钢筋混凝土薄壁桥台

钢筋混凝土薄壁桥台的特点是利用钢筋混凝土结构的抗弯能力,来减少与工体积而使桥台轻型化,薄壁轻型桥台适用于软弱地基条件。

钢筋混凝土薄壁轻型桥台常用的形式有悬臂式、扶壁式、撑墙式及箱式等(图2-36)。薄壁轻型桥台可依据桥台高度、地基强度和土质等因素选定。一般常用的钢筋混凝土扶壁式桥台,由挡土墙和侧墙构成,挡土墙由厚度不小于150mm(一般为150~300mm)的前墙和间距为2.5~3.5m的扶壁所组成,并支承上面台帽,以放置上部结构。两侧薄壁墙可以与前墙垂直形成U形薄壁桥台;与前墙斜交则形成八字形薄壁桥台。

图2-36薄壁轻型桥台

图2-36薄壁轻型桥台

4.组合式桥台

为使桥台轻型化,桥台本身主要承受桥跨结构传来的竖向力水平力,相当于桥墩的受力情况,而台后的土压力由其他结构来承受,形成组合式桥台。

(1)锚碗板式桥台

锚碗板式桥台的特点是由埋置于路堤土中的锚碗板、拉杆、立柱和挡土板组成配套的锚碗板结构来承受土压力,可分为分离式和接合式两种形式(图2-37)。分离式是台身与立柱、挡土板分开,桥台与锚碗板的基础分离,互不影响,上端做成伸缩缝,台身只承受上部结构传来的竖向力和水平力,相当于桥墩的受力状态,桥台受力明确,但结构复杂,施工不方便。接合式锚碗板桥台是将锚碗板结构与台身接合在一起,台身兼作立柱或挡土板,作用于台身的所有水平力假定均由锚碗板的抗拔力来平衡,台身仅承受竖向荷载。接合式结构简单,施工方便,工程量较省,但受力不很明确,若台顶位移量计算不准,可能会影响施工和营运使用。

a)分离式

a)分离式

b)接合式

b)接合式

图2-37错碗板式桥台

锚碗板式桥台构造一般要求如下:

①锚碗板可用混凝土、钢筋混凝土制作,其形状以方形最佳,边长由计算确定,一般不宜小于750mm×750mm。

②锚碗板必须置于被动区或中性区,高主动破裂面水平距离为(3~5)h(h为锚碗板边

③锚杆应具有柔性,并采取防腐措施。

④路堤填土夯实和碾压后的密实度直接影响锚碗板的抗拔力,因而路堤的夯实度必须满足设计要求。

锚碗板式桥台多用于台后路堤不被冲刷,路堤填土高为3-8m的中小梁式桥和城市桥梁中。

(2)加筋土桥台

加筋土桥台目前在我国已经开始应用。组合式桥台是常规的桩柱式桥台和加筋体共同组成的一种复合式桥台。根据桩柱位置分为内置组合式和外置组合式两种,不论何种形式,上部结构均由桩柱顶部盖梁支承,加筋体不承受支座传递的荷载(图2-38)。因此桩柱与盖梁的设计与常规桥涵设计要求相同,应按公路桥涵有关设计规范进行。

a)内置组合式

a)内置组合式

b)外置组合式

b)外置组合式

图2-38加筋土桥台

1-上部构造;2-垫梁或盖梁;3-桥头搭板;4-筋带;5-基础;6-台柱基础;7-台柱;8-面板加筋土桥台的盖梁、台柱和搭板应符合下列要求:①盖梁、台柱应符合公路桥涵有关规范进行设计。

②内置组合式桥台台柱与面板净距不宜小于0.4m,其值应以台柱尺寸、筋带种类以及压实方法等条件综合考虑决定。

③外置组合式桥台,台柱与面板净距不应小于0.3m。

④加筋土桥台应设置桥头搭板。外置组合式桥台的桥头搭板与加筋体面板顶部之间应留有0.05m的间距,并应填塞。

在此要说明,在外置组合式桥台中,搭板是不可缺少的连接装置。在内置组合式桥台中,虽然垫染或盖梁与其后的填土已有相互衔接,但通常为了减轻或避免在交界处产生错台而加剧车辆的冲击作用,也应考虑设置桥头搭板。这在我国公路刚性路面设计规范中给予了明确规定并提出了具体措施。

加筋土桥台加筋体的筋带应选用抗老化、耐腐蚀性的筋带,加筋体筋带的截面面积、长度以及加筋体的稳定性,应通过加筋体内部、外部的稳定性分析确定。

加筋体内部稳定性计算,可按局部平衡法计算。

加筋体外部稳定性分析,应包括地基承载力、基底滑移和倾覆稳定,必要时增加整体滑动验算。筋带截面计算应考虑车辆荷载引起的拉力。筋带锚固长度计算可不计车辆荷载引起的抗拔力。

对于加筋土桥台的形式,通常采用U形、八字形和一字形。选择时应考虑加筋土结构的构造特点和桥台与路堤的平顺衔接。如桥涵斜交角较小或与带有支挡构造物的路堤衔接时,采用U形比较合适;如桥台斜交角较大或填方路堤衔接时,则宜选择八字或一字形桥台。

(3)组合式桥台

梁式桥组合式桥台分为两种结构形式,桥台与挡土墙用梁结合在一起的桥台为过梁式组合桥台;当梁与桥台、挡土墙刚结,形成框架式组合桥台(图2-39)。

近年在软土地基高填方的高速公路上,采用一种刚构式组合桥台,这种桥台是将钢筋混凝土桩柱式桥台和相邻引桥一小跨桩柱式桥墩,通过桥面纵梁和柱底的承台梁(沿桥横向各设两道)连成整体,在桥纵向形成“II”形刚构的组合桥台(图2-40)。由于台后填土容许通过立柱间空间向台前放坡(坡面一般与斜撑并齐),桥台仅有后排立柱受有土压力,此压力又由前后两排桩柱共同承受,因而桥后的纵向水平位移甚小,避免了桩柱的开裂。

图2-39框架式组合桥台

图2-39框架式组合桥台

图2-40刚构式组合桥台

图2-40刚构式组合桥台

5.承拉桥台

在连续梁桥或T构桥中,有时根据受力特点,可能出现负反力情况,要求桥台具有承压和承拉的功能,在桥台构造和设计中必须满足这种受力要求。图2-41示出了承拉桥台构造。该桥上部结构为单箱单室截面,箱梁的两个腹板呈牛腿状延伸至桥台形成悬臂腹板,它与桥台上顶帽之间设置氯丁橡胶支座受拉,悬臂腹板与下台帽之间设置氯丁橡胶支座支承上部结构,并可设置扁千斤顶,以备调整用。如上拉力较大,基础可设计为抗拔桩基础。

对于预应力混凝土连续梁桥,当边孔与中孔的跨径之比小于0.3时,其受力特性近似固端梁,在恒载和活载作用下,桥台支座可能受拉,应设计成承拉桥台。泸州长江二桥由于桥位处受地形限制,主桥为一极不对称的连续刚构,跨径组合为145m+252m+49.5m,所以在小跨岸边必须设一承受拉力的锚桩桥台(图2-42)。锚桩桥台与箱形主梁刚性连接平衡主桥反力。

为保证锚固的可靠性,布置18根方形锚桩,通过设在锚桩内竖向预应力束将桥台锚于基岩中。桥台长26m,与箱梁结构一致,两端加隔板,箱内用浆砌片石填心。桥台设计为三向预应力结构。

大跨度斜拉桥与自锚式悬索桥,斜索(或主缆)除施加于加劲梁很大的轴向压力外,还有一部分向上的竖向力,所以对桥台(或过渡墩)要设计成特殊形式来承受上拔力。克罗地亚布罗夫瓦克卡海峡独塔斜拉桥为不对称布索,设计者将6对斜索锚固在桥台上,使桥台在减小加劲梁轴力的

图2-41承拉桥台构造

图2-41承拉桥台构造

同时又受有很大的上拔力,将台身设计为大型箱形结构,箱壁施加竖向预应力,箱内填充片石,加劲梁嵌入桥台前箱壁,以加强梁、台的整体作用,同时将原设计浅板基础改为钻孔桩深基础(图2-43)。

图2-42锚桩桥台一般构造图(尺寸单位:cm)

图2-42锚桩桥台一般构造图(尺寸单位:cm)

图2-43斜拉桥锚索拉拔桥台(尺寸单位:cm)

图2-43斜拉桥锚索拉拔桥台(尺寸单位:cm)

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