12.2桥梁墩台的计算解析
桥梁工程 墩台计算PPT课件
不均匀沉降→倾角→ 水平位移⊿c
◎判据：
1 c (mm) [] 0.5 L
(mm)
相邻两跨最小跨径，小于25m按25m计
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2－3 基底土的承载力、偏心距验算（1）
2-3-1、基底承载力验算 • 1）一般情况： 竖向力 的合力点在截面核心之内： ○按顺桥向、横桥向分别验算偏心方向的基底应力。 ○判据：最大应力≯容许应力 • 2）竖向力 的合力点在截面核心之外： 因不考虑基底土受拉力，应计及基底应力重分布。〖详后↓〗
• ⊿总= ⊿0+ ⊿+φ0 ·H
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4-2-2．内力计算
• ◎借助于计算机技术，目前多广泛采用有限元法； ○按桩、土、柱、梁等上、下部结构联合计算； ○这是一种最合理、最准确、最为简便的方法。
• ◎对于柔性墩简支梁桥： ○一次迭代法、三推力方程法仍在使用。 ○而集成刚度法、柔度传递法： －－ 主要用于柔性墩连续梁桥计算；
•
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2－2
墩 顶◎ 要水求平：位 移 计 算
• ～高墩（>20m）需验算；
◎计算图式：
• ～把桥墩视作：固定在基础顶面的悬臂梁。
• ～不考虑上部结构对墩的变形约束。
◎位移计算
• ～纵向力引起的位移：
○ 考虑荷载：制动力、风力，偏心的支反力；
○ → ⊿1 • ～不均匀沉降引起的位移：
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2－3 基底土的承载力、偏心距验算（2）
2-3- 2、基底偏心距验算： • 验算目的：
桥墩计算长度系数
桥墩计算长度系数一、桥墩长度系数的概念桥墩长度系数是指在桥梁设计中，为了考虑桥墩在水流中的承受能力和抗倒力矩的能力，引入的一个参数。
它是桥墩长度与桥梁总长度的比值，用来衡量桥墩的相对长度。
桥墩长度系数越大，说明桥墩长度相对较长，对水流的阻力和倒力矩的影响也就越大。
二、桥墩长度系数的计算方法桥墩长度系数的计算与桥墩的几何形状有关。
一般情况下，桥墩可以分为圆形、方形、椭圆形等几种类型。
我们以圆形桥墩为例来介绍计算方法。
1. 圆形桥墩长度系数的计算在计算圆形桥墩长度系数时，我们需要知道桥墩的直径和桥梁总长度。
假设桥墩直径为D，桥梁总长度为L，则桥墩长度系数C的计算公式为：C =D / L2. 其他形状桥墩长度系数的计算对于其他形状的桥墩，如方形、椭圆形等，其长度系数的计算方法略有不同。
一般情况下，我们可以采用有限元分析等方法进行计算，得到相应的长度系数。
三、桥墩长度系数的应用桥墩长度系数在桥梁设计中起到重要的作用。
通过合理计算桥墩长度系数，可以帮助工程师评估桥墩的稳定性和抗倒力矩的能力，从而确保桥梁的安全性和可靠性。
1. 桥梁稳定性分析在进行桥梁设计时，需要考虑桥墩在水流中的稳定性。
通过计算桥墩长度系数，可以评估桥墩的相对长度，进而分析桥墩在水流冲刷下的稳定性。
如果长度系数过小，说明桥墩相对较短，可能会受到较大的水流冲击力，从而影响桥梁的稳定性。
2. 抗倒力矩设计桥墩长度系数还可以用于桥墩抗倒力矩的设计。
在水流的作用下，桥墩受到倒力矩的作用，为了保证桥梁的稳定性，需要设计合适的桥墩长度。
通过计算桥墩长度系数，可以评估桥墩的相对长度，从而确定合适的桥墩尺寸和形状，提高桥墩的抗倒力矩能力。
四、桥墩长度系数的优化设计在桥梁设计中，为了提高桥墩的稳定性和抗倒力矩的能力，我们可以进行桥墩长度系数的优化设计。
通常情况下，较大的桥墩长度系数可以提高桥墩的稳定性，但同时也会增加桥梁的建设成本。
因此，需要在满足设计要求的前提下，尽量减小桥墩长度系数，以降低工程造价。
桥梁墩台
第十二章 桥梁墩台公路桥梁上常用的墩台按受力特点和构造特点大体可归纳为重力式墩台和轻型墩台两大类。
1.重力式墩、台重力式墩台由墩（台）帽、墩（台）身和基础三个部分组成（图12.2）。
这类墩、台的主要特点是靠自身重量来平衡外力而保持其稳定。
因此，墩、台身比较厚实，可以不用钢筋，而用天然石材或片石混凝土砌筑。
它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。
在砂石料方便的地区，小桥也往往采用重力式墩、台。
重力式墩、台的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.轻型墩、台属于这类墩、台的型式很多，而且都有各自的特点和使用条件。
选用时必须根据桥位处的地形、地质、水文和施工条件等因素综合考虑确定。
一般说来，这类墩台的刚度小、受力后允许在一定的范围内发生弹性变形。
所用的建筑材料大都以钢筋混凝土和少量配筋的混凝式中：f——相邻两跨支座的中心距离（cm），它由支座中心至主梁端部的距离和两跨间的伸缩缝宽度来确定；a——支座垫板的纵桥向宽度；c1——出檐宽度，一般为5~10cm；c2——支座边缘到墩（台）身边缘的最小距离，其值见表12.1表12.1 支座边缘至墩（台）身边缘的最小距离c 2注：1）采用钢筋混凝土悬臂式墩帽时，上述最小距离为支座至墩（台）帽边缘的距离。
2）跨径100m 及以上的桥梁，应按实际情况另定。
对墩身最小顶宽的要求可根据《桥规》有关规定确定，一般情况墩帽纵桥向宽度，对于小跨径桥梁不得小于80cm ，中等跨径桥梁不宜小于100cm,大跨径桥的墩身顶宽，视上部构造类型而定。
横桥向的墩帽最小宽度B 为：B =两侧主梁间距+支座横向宽度+2122c c + (12.2)的两端逐渐减小。
端部高度通常采用30~40cm 。
这种墩帽需要布置受力钢筋（图12.5c ）和增设悬臂部分的施工脚手架。
托盘式墩帽是将墩帽上的力逐渐传递到紧缩了的墩身截面上，墩帽内是否配置受力钢筋要视主梁着力点位置和托盘扩散角大小而定。
桥梁工程墩台类型和构造及设计计算[详细]
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空腹式桥台: 前墙、后墙、基础板 和撑墙等部分组成。 前墙承受拱圈传来的荷载，后墙支 承台后的土压力。在前后墙之间设 置撑墙3～4道，作为传力构件，并 对后墙起到扶壁，对基础板起到加 劲作用。
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组合式桥台
组合式桥台由台身和后座两 部分组成台身部分承受拱的竖直 压力，后座部分则通过后座底板 的摩阻力及台后的土侧压力来平 衡拱的水平推力。
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（三）钢筋混凝土薄壁式墩和空心墩 在一些高大的桥墩中，为了减少圬工体积，节约材料，减
轻自重，减少软弱地基的负荷，也可将墩身内部做成空腔体、 即所谓空心桥墩。这种桥墩在外形上与实体重力式桥墩并无大 的差别，只是自重较实体重力式的轻，因此，它介于重力式桥 墩和轻型桥墩之间。几种常见的空心桥墩如图所示。
当施工时为了拱架的多次周转，或者当缆索吊装设计的工作跨径受到限制 时为了能按桥台与某墩之间或者按某两个桥墩之间作为一个施工段进行分段 施工，在此情况下也要设置能承受部分恒载单向推力的制动墩。如图所示：
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a)
b)
图 6-1-6 拱桥轻型单向推力墩 （a为斜撑墩b为悬臂墩）
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（3）相邻两孔推力不相等的桥墩 变更相邻的矢跨比，调整拱座位置或拱上结构形式 而使两推力或推力对桥墩弯矩大致相等。
圬 工 薄 壁 轻 型 桥 台
薄壁轻型桥台
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（一）齿槛式桥台
结构特点： 基底面积较大，可以支承一
定的垂直压力； 底板下的齿槛可以增加磨擦
和抗滑的稳定性； 台背做成斜挡板，利用它背
面的原状土和前墙背面的新填土， 共同平衡拱的水平推力；
前墙与后墙板之间的撑墙可 以提高结构的刚度；
齿槛的宽度和深度一般不小 于50cm。这种桥台适用于软土地 基和路堤较低的中小跨径拱桥。
墩台体积计算范文
墩台体积计算范文首先，墩台体积计算主要涉及以下几个方面的内容：1.墩子尺寸：墩子通常是建筑物地面以下的一种结构，用于支撑建筑物或桥梁等。
墩子可以有不同的形状，如方形、圆形、多边形等，其尺寸包括墩子的高度、上底面和下底面的边长或直径等。
2.台阶尺寸：台阶是用于连接不同高度地面的结构，通常用于楼梯、台子等。
台阶可分为阶梯和踏步两部分，其尺寸包括台阶的高度、踏步的长度、宽度等。
3.计算公式：墩台体积计算通常使用体积的计算公式，例如，计算一个矩形墩体的体积可以使用公式V=A×H，其中V表示体积，A表示底面积，H表示高度。
下面以一个具体的例子来说明墩台体积计算的步骤：假设有一个方形墩子，其上底面边长为4m，下底面边长为5m，高度为6m。
现在需要计算该墩子的体积。
首先计算底面积：A=上底面边长×下底面边长=4m×5m=20m²然后使用体积计算公式计算体积：V=A×H=20m²×6m=120m³所以该方形墩子的体积为120m³。
类似地，如果需要计算墩台的体积1.确定墩子和台阶的尺寸，包括墩子高度、上底面和下底面的边长或直径，以及台阶的高度、踏步的长度、宽度等。
2.计算墩子的底面积，根据墩子的形状使用相应的公式进行计算。
3.计算墩子的体积，使用体积计算公式进行计算。
4.如果存在多层台阶，需要将每个台阶的体积分别计算，并求和得到整个墩台的体积。
需要注意的是，这只是一个简单的例子，实际工程中可能会涉及更复杂的墩台形状和结构，需要根据实际情况进行具体的计算。
总结起来，墩台体积计算是建筑工程或土木工程中重要的计算内容，需要根据墩子和台阶的尺寸，使用相应的公式进行计算。
正确的墩台体积计算可以为后续的设计和施工提供准确的数据支持。
桥梁工程课件第五篇第二章桥梁墩台计算PPT课件
布汽车车道荷载和人群荷载，其它可变作用中的汽车制动力、纵向风力、
温度影响力等．并由此对桥墩产生不平衡水平推力、竖向力和弯矩。
对于单向推力墩则只考虑相邻两孔中跨径较大一孔的永久作用力效应。
第五篇 桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算
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（2）横桥向的作用及其组合 在横桥方向作用于桥墩上的外力有风力、流水压力、冰
第五篇 桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算
1
第二章 桥梁墩台计算
第一节 作用及其效应组合
第二节 重力式桥墩计算与验算
第三节 桩柱式桥墩计算
第四节 柔性排架墩计算
第五节 桥台计算
第五篇 桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算
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第一节 作用及其效应组合
一、桥墩计算中的作用
1.永久作用： 恒载、土重、预应力（组合式桥墩）、混凝土收缩及徐变 的影响力、基础变位影响力、水的浮力；
x e0
K0
2、抗滑动稳定性验算
Kc
f Pi Ti
Kc
f ——基础底面与地基土之间的摩擦
系数，其值为0.25～0.7，可根据土 质情况参照<<公路桥涵地基与基础 设计规范>>采用；
在桥墩抗倾覆、抗滑移稳定性验算时， 应分别按常水位和设计洪水位两种情况考 虑水的浮力。
第五篇 桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算
汽车荷载、汽车冲击力、离心力、人群荷载；风力、汽车 2.可变作用: 制动力、流水压力、冰压力、支座摩阻力；在超静定结构
中尚需考虑温度变化的影响力；
3.偶然作用： 地震作用、船只或漂流物撞击力
总之，在墩台设计计算过程中，应根据墩台的受力与工作阶段，给 出可能同时作用荷载的组合，以确定出最不利的受力状态。
•桥墩
建筑桥梁墩台冲刷计算
建筑桥梁墩台冲刷计算建筑桥梁墩台冲刷计算是一个重要的工程设计计算，它主要用于评估墩台在河流、河道或其他水体流动条件下受到的冲刷影响，并确定相应的护坡或护岸措施，以保证墩台的安全和稳定。
下面将详细介绍建筑桥梁墩台冲刷计算的相关内容。
一、冲刷机理墩台冲刷是指水流通过桥梁墩台时，由于流速过高或水流的冲击力过大，导致墩台周围土壤被冲刷，形成或加剧土壤的流失现象。
墩台冲刷主要有两种形式：基底冲刷和侧面冲刷。
基底冲刷是指水流通过墩台底部的土壤层时，由于流速过快或水流冲击力过大，使土壤颗粒被冲刷带走，导致墩台基础下陷甚至失稳。
侧面冲刷是指水流通过墩台周围土体时，由于流速过快或水流冲击力过大，使土体颗粒被冲刷带走，导致墩台侧面土体破坏、沉降或变形。
二、冲刷计算方法墩台冲刷计算一般采用两种方法：经验公式法和数值模拟法。
1.经验公式法：经验公式法是根据过去实际工程经验总结得出的一些计算公式，可以根据不同的河流水流条件和墩台参数进行冲刷计算。
常用的经验公式有降水法、分步法等。
降水法适用于流速较快、河道比较宽阔、水流较长时间作用于墩台的情况。
计算公式如下：Q=λσg^0.5其中，Q为墩台下方底面单位宽度上的冲刷率（m/s），λ为经验系数，σ为水流浸没高程（m），g为重力加速度（m/s^2）。
分步法适用于流速较慢、河道较窄、水流较短时间作用于墩台的情况。
计算步骤如下：（1）根据水流速度、墩台形状和水流方向确定冲刷机理；（2）根据砂粒的尺寸、密度和流动的渠道形状等参数，计算水流中的最大连续输沙率；（3）根据墩台底面的积水深度和水流方向计算出墩台底面单位宽度上的冲刷率。
2.数值模拟法：数值模拟法是采用计算机模拟的方法，通过建立墩台冲刷的数学模型，利用数值计算方法对水流动力学进行模拟，得出墩台冲刷的影响范围和程度。
数值模拟法可以更准确地预测水流对墩台的冲刷影响，但需要进行大量的现场数据采集和复杂的计算过程。
三、冲刷防治措施墩台冲刷防治措施的选择主要依据冲刷的机理、冲刷程度和周围环境条件等因素。
桥梁工程主要工程量计算
桥梁工程主要工程量计算桥梁工程的主要工程量计算涉及到桥梁的各个部分，其中包括桥墩、桥台、桥面、护栏等，下面我将对一些主要工程量的计算方法进行说明。
1.桥墩和桥台的工程量计算：-桥墩的体积计算公式：V=π*h*(a1+a2+√(a1*a2))，其中V为桥墩的体积，h为桥墩的高度，a1和a2分别为桥墩上底面和下底面的宽度。
-桥台的体积计算公式：V=l*w*h，其中V为桥台的体积，l为桥台的长度，w为桥台的宽度，h为桥台的高度。
2.桥面的工程量计算：-常用的桥面结构是挂篮梁，其工程量计算需要考虑梁段的长度、宽度和高度，以及每个梁段的数量来确定。
-挂篮梁的工程量计算公式：V=l*w*h*n，其中V为挂篮梁的体积，l 为梁段的长度，w为梁段的宽度，h为梁段的高度，n为梁段的数量。
3.护栏的工程量计算：-护栏主要包括护栏板和护栏柱两部分，其工程量计算需要考虑护栏板和护栏柱的长度和数量。
-护栏板的工程量计算公式：L=n*l，其中L为护栏板的长度，n为护栏板的数量，l为单根护栏板的长度。
-护栏柱的工程量计算公式：L=n*l，其中L为护栏柱的长度，n为护栏柱的数量，l为单根护栏柱的长度。
另外，桥梁工程中还有一些其他工程量计算，如浆砌石、钢筋等，这里仅列举了一些主要的工程量计算方法。
在实际工程中，需要根据具体的桥梁设计要求和施工方案进行详细的工程量计算。
需要注意的是，不同的桥梁类型和结构形式可能会有不同的工程量计算方法，所以在具体的工程量计算过程中，需要根据相关规范和设计要求进行具体的计算。
此外，还需要考虑材料的浪费和损耗等因素，以及施工过程中可能需要进行的修补和调整。
因此，在进行桥梁工程量计算时，应充分考虑实际情况和相关参数来确定最终的工程量。
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注意：在墩台抗倾覆、抗滑移稳 定性验算时，应分别按最高设计 水位和最低水位的不同浮力进行 组合。
12.2.2 桩柱式桥墩计算特点
1．盖梁设计 ������ 计算图式： 盖梁与桩柱实际为刚接，但可根据情况适当进 行简化： 1）盖梁与桩柱的线刚度比大于5时，忽略节点 不均衡弯矩的分配及传递，双柱式墩按简支梁 或双悬臂梁计算和配筋，多根柱的盖梁按连续 梁计算；
Sd ( so sl Q) Rd (
Rj
m
, ak )
3）截面偏心距验算。桥墩承受偏心受压荷载时，各验算 截面在各种组合的偏心距
e0
M N 应小于<<公路砖石及
混凝土桥涵设计规范>>表3.0.2-1的容许值。如果超过时，
可按下式确定截面尺寸
4）抗剪强度的验算。当拱桥相邻两孔的推力不相等时， 常常要验算拱座底截面的抗剪强度。
说明： 1、在个别情况下，还要考虑在架梁之前，台后已填 土完毕并在其上布置有施工荷载的情形。 2、在计算台后的土侧压力时，一般按主动土压力计 算，其大小与土的压实程度有关。因此，在计算桥 台前端的最大应力，向桥孔一侧的偏心和向桥孔方 向的倾覆与滑动时，按台后填土尚未压实考虑；当 计算桥台后端的最大应力，向路堤一侧的偏心和向 路堤方向的倾覆与滑动时，则按台后填土已经压实 考虑。
（1）作用效应计算
1）永久作用。 2）可变作用。分别按其在盖梁上可能产生的最 不利情况，求出支点最大反力作为盖梁的可变 作用。车道荷载及人群荷载横向分布计算：当 对称布置时，按杠杆原理法计算；当非对称布 置时，按其它方法计算。 3）施工吊装荷载。盖梁在施工过程中，荷载的 不对称性很大，各截面将产生很大的弯矩，因 而要根据当时的架桥施工方案可能出现的施工 荷载进行组合，对各截面的受弯、受剪进行验 算。
验算步骤：
1）内力计算。按照各种组合，分别计算各验算截面的竖 向力∑N、水平力∑H和弯矩∑M。 2）截面强度的验算。重力式墩台主要采用圬工材料建造， 一般为偏心受压构件，截面强度的设计验算采用分项安全 系数的极限状态法。在不利荷载组合作用下，验算墩台各 控制截面荷载效应的设计值（内力）应小于或等于结构抗 力效应的设计值，以方程表示为
12.2 桥梁墩台的计算 一、作用在桥梁墩台上的荷载及组合 永久作用：恒载、土重和侧向土压力、预应力 （组合式桥墩）、混凝土收缩及徐变的影响力、 水的浮力； 作 用 可变作用：汽车荷载、汽车冲击力、离心力、 汽车荷载引起的土侧压力、人群荷载、纵、横 向风力、汽车制动力、流水压力、冰压力、支 座摩阻力；在超静定结构中尚需考虑温度变化 的影响力； 偶然作用：船只或漂流物撞击力，地震力；
总之，在墩台设计计算过程中，应根据墩台的构造 和受力特点，考虑工作阶段，给出可能同时作用荷 载的效应组合，以确定出最不利的受力状态。
12.2.1 重力式桥墩 1. 作用组合 （1）梁桥重力式桥墩 ������ 第一种组合。在桥墩各截面上可能产生的最大竖 向力。用来验算墩身强度和基底最大应力。 ������ 第二种组合。桥墩各截面在顺桥方向上可能产生 的最大偏心距和最大弯矩，用来验算墩身强度、基底 应力、偏心以及桥墩的稳定性。
������ 第三种组合。桥墩各截面在横桥方向上可能产生最 大偏心和最大弯矩。用来验算在横桥方向上的墩身强度、 基底应力、偏心以及桥墩的稳定性。
（2）拱桥重力式桥墩
������ 顺桥向的作用及其效应组合。
普通桥墩：为相邻两孔的永久作用，在一孔或跨径较大 的一孔满布可变作用的一种或几种，并计及由此对桥墩 产生不平衡水平推力、竖向力和弯矩。 单向推力墩：只考虑相邻两孔中跨径较大一孔的永久荷 载作用力。
������ 横桥向的作用及其效应组合。对于公路桥梁，横桥方 向的受力验算一般不控制设计。
2. 重力式桥墩验算 ������ 重力式桥墩的一般计算程序
重力式 桥墩
强度 偏心矩 稳定
圬工结构
（1）桥墩墩身强度验算 ������ 验算截面的选取： 较矮的桥墩：墩身底截面和突变处截面； 较高的桥墩，沿竖向每隔2~3米验算一个截面。
（2）墩顶水平位移的验算对于高度超过20m的重力式 墩台及轻型墩台，应验算顶端水平方向的弹性位移， 并使其符合规定要求。墩台顶面水平位移的容许极限 值为
（3）基础底面土的承载力和偏心距的验算见《基础 工程》课
（4）桥墩的整体稳定性验算 1）倾覆稳定性验算。 抵抗倾覆的稳定系数：
2）滑动稳定性验算。抵抗滑动的稳定系数：
2）作用组合。 根据作用布置情况，重力式桥台通常进行如下几种组合： 1 、上部结构重力+计算截面以上桥台重力+浮力+土侧压力 (此组合是验算地基永久荷载作用时的合力偏心距)。 2 、上部结构重力+计算截面以上桥台重力+浮力+作用在桥 跨结构上的车道荷载和人群荷载+土侧压力。 3 、上部结构重力+计算截面以上桥台重力+浮力+作用在桥 跨结构上的车道荷载和人群荷载+土侧压力+制动力。 4 、上部结构重力+计算截面以上桥台重力+浮力+作用在桥 跨结构上的车道荷载和人群荷载+土侧压力+支座摩阻力。 5 、上部结构重力+计算截面以上桥台重力+浮力+土侧压力 (包括作用在破坏棱体上的车辆荷载所引起的土侧压力)。 6 、上部结构重力+计算截面以上桥台重力+浮力+土侧压力 (包括作用在破坏棱体上的车辆荷载所引起的土侧压力)算
控制截面通常选在支点和跨中截面。 支点负弯矩：非对称布置车道荷载、人群荷载，恒 载的反力； 跨中正弯矩：对称布置车道及人群荷载，恒载的反 力。
桥墩沿纵向的水平力以及上部结构可变作用的偏心 对盖梁将产生扭转，计算中应加以考虑。
（3）作用效应组合及内力包络图
（4）截面验算及配筋
12.2.3 重力式桥台计算 （1）梁桥重力式桥台 1）作用布置（只考虑顺桥向）。 ������ 汽车荷载（车辆荷载）可按以下三种情况布置： （1）仅布置在台后填土的破坏棱体上； （2）仅布置在桥跨结构上； （3）在桥跨结构上和台后填土破坏棱体上同时布置。
2）刚度比小于5或桥墩承受较大横向力时，盖 梁应作为横向刚架的一部分进行计算。
������ 设计方法： 1）当l/h>5.0时，应按一般构件的有关 规定计算；2）当简支梁2.0<l/h≤5.0， 对连续梁2.5<l/h≤5.0时，按本节规定 进行验算和配筋； 3）对于简支梁l/h≤2.0,对于连续梁 l/h≤2.5时，应按深梁计算。