桥梁墩台的构造特点及分类

桥梁墩台的构造特点及分类
摘要：桥梁墩台是桥梁的重要组成部分，桥梁墩台一般由墩帽、墩身和基础组成。

而桥梁墩台的主要作用是承受上部结构传来的荷载，并将荷载传递给地基。

因此桥梁墩台的构造特点及设计方案是否合理将直接影响桥梁的整个工程质量。

本论文根据日常桥梁施工技术特点，将桥梁墩台形式的选择及构造特点进行了详细分析与探讨。

关键词：桥墩、桥台、构造特点、形式
一、桥梁墩台的概念及分类
1.桥梁墩台的概念
桥墩一般指桥梁的中间支承结构物，它将相邻两孔的桥跨结构连接起来。

桥墩除了承受上部结构的荷载外，还要承受水压力、风力及可能出现的流冰压力、船只及漂浮物的撞击力、地震力等。

而桥台是将桥梁与路堤衔接的构筑物，它除了承受上部结构的荷载外，还承受桥头填土的水平土压力及直接作用在桥台上的车辆荷载等。

桥梁墩台由于受力的复杂性，因此它不仅应具有足够的强度、刚度和稳定性外，而且对地基的承载能力、沉降及地基与基础之间的摩阻力等都有一定的要求，以避免墩台由于过大的水平位移、竖向沉降及转角而导致破坏。

2.桥梁墩台的分类方法
桥梁墩台的形式总体上可分为两大类：
2.1轻型墩台
轻型墩台形式很多，大多采用钢筋混凝土和少量配筋的混凝土建造，对于小跨径桥梁，也可采用石料砌筑。

轻型墩台能减轻墩身重力、节约圬工材料，同时外形比较美观，并减轻了地基的应力。

但是，由于轻型墩台各自的特点和使用条件，应根据桥址处的地形、地质、水文及施工条件等因素综合考虑确定。

2.2重力式墩台
重力式墩台的主要特点是靠自身重量来平衡外力而保持稳定。

它主要适用于地基良好的桥梁，主要使用天然石材或片石混凝土砌筑，基本不用钢筋。

重力式墩台的优点是承载能力大、就地取材、节约钢筋，缺点是圬工数量大、自重大。

二、桥台的构造形式
桥台按照施工工艺和结构形式分为重力式、组合式、薄壁式和轻型式。

1. 重力式桥台
梁桥重力式桥台由台帽、台身和基础组成，现场施工中可依据桥梁跨径、墩台高度及地形条件不同设置不同形式的桥台，一般有U型，八字形，一字型等。

1.1U型桥台
U形桥台是重力式桥台中经常使用的主要形式，台身是由前墙和两个侧墙构成的U字形结构。

U形桥台构造简单，但自重大，对地基要求高，故宜使用在填土高度不大的中、小桥梁中，美国亚利桑那州卡尔玛桥梁就是采用U型桥台的形式，该桥梁桥台的前墙一方面承受上部结构传来的荷载，另一方面承受路堤填土侧压力。

前墙应设台帽以安放支座，上部(台帽后面)设置挡土的矮墙，背墙临台帽一面一般直立，另一面采用前墙背坡。

侧墙与前墙结合成整体，兼有挡土墙和支撑墙的作用。

侧墙外露面一般直立，其长度由锥形护坡长度决定，尾端上部直立，下部按一定坡度收缩，侧墙伸入路堤长度不小于0.75 m，以保证桥台与路堤有良好的衔接，侧墙内应填透水性良好的砂土或砂砾。

美国桥梁建设委员会所派出的建筑机构根据现场实际情况，为了排水方便，在桥梁侧墙内略高于高水位的平面上铺一层向路堤方向倾斜的夯实粘土层作为不透水层，并在其上再铺一层碎石，将积水引至分流的盲沟内排出桥外。

该桥台两侧的锥形护坡(锥坡)，坡度则由纵向1:1逐渐过渡到横向1:1.5，以便与路堤的边坡一致，其平面形状为四分之一椭圆。

锥坡用土夯实而成，其表面铺一层中砂，再干砌或用浆砌片石护面。

为保证桥与路堤衔接顺适，应在雉墙后设搭板。

1.2埋置式桥台
埋置式桥台是将台身埋在锥形护坡内，只露出台帽在外以便安置支座及上部构造。

它是利用台前锥坡产生的土压力抵消台后的主动土压力，以增加桥台的稳定性。

埋置式桥台不设侧墙，仅设短小的钢筋混凝土耳墙，伸进路堤长度一般不小于50 cm，台顶部分的内角到路堤锥坡表面的距离不应小于50 cm，否则应在台顶缺口处的两侧设置横隔板。

埋置式桥台台身用混凝土、片石混凝土或浆砌块石做成。

埋置式桥台的缺点是由于护坡伸入到桥孔，使桥长增长。

2007年8月1日，美国明尼苏达州一座跨越密西西比河的大桥发生坍塌。

该桥梁属于交通要道35号州际公路一部分，每天通过汽车约20万辆。

由于事发时为当地时间18时5分左右，正值交通高峰时段，因此约50辆汽车坠入河中。

该桥梁使用埋置式桥台，但是该桥梁由于横跨繁忙的密西西比河上，因此桥梁被设计成拱形，并且桥梁为保证有足够的船只通过空间而没设桥墩，埋置式桥台存在设计缺陷，因此造成严重经济后果，该埋置桥台实质上属于实体重力式桥台，其工作原理是靠台身后倾，使重心落在基底截面的形心之后，平衡台后填土产生的倾粗力矩以减少恒载产生的偏心矩，而此时，设计单位并没有注意后倾斜度要适当，使桥梁倾斜度过大，并没有采取合适的拉结方式。

埋置式桥台在下部台身和基础用浆砌块石，上部台身二台帽及耳墙用混凝土，其中台帽和耳墙应配置钢筋。

桥台结构稳定性好，可用于10m和10 m以上的高桥台。

将桥台台身挖空，即可做成肋形埋置式桥台。

其台身由两块后倾式肋板与顶面帽梁连接而成，台高在l0m或l0m以上者，肋板之内设系梁连接，帽梁、系梁和耳墙均需配置钢筋，台身与基础之间只
需布置少量接头钢筋，台身和基础可采用混凝土。

三、桥墩的构造形式
1.重力式桥墩
重力式桥墩由墩帽、墩身和基础组成。

墩帽是桥墩顶端的传力部分，它通过支座承托上部结构的荷载并传递给墩身。

墩帽一般用混凝土或钢筋混凝土做成，也可用石料圬工砌筑。

墩帽顶部常做成一定的排水坡，四周应挑出墩身约5-10 cm 作为滴水(檐口)，特大、大跨径桥梁的墩帽厚度不应小于50 cm，中、小跨径桥梁不应小于40 cm，墩帽内应设置构造钢筋。

设置支座的墩帽上应设置支座垫石，在其内应设置水平钢筋网。

与支座底板边缘相对应的支座垫石边缘应向外展出10-20 cm，厚度为其长度的1/2一1/3。

相邻两孔上部结构梁端应留有一定空隙，中小跨径桥梁一般取2-5 cm。

当墩台要安置不同高度支座时，也需用支承垫石调整高度。

活动支座的支承垫石可埋入墩帽内，固定支座的支承垫石可以埋入也可以露在墩帽外，支座垫石的顶面应高出墩顶面排水坡的上棱。

为了节省墩身及基础的砌体体积，也可采用钢筋混凝土悬臂式和托盘式墩帽。

墩帽端部高度通常采用30-40 cm，并按需要配置受力钢筋。

托盘式墩帽内是否配置受力钢筋则应由主梁着力点和托盘扩散角大小而定。

南京地铁一号线从秦淮河桥上游侧桥梁正下方穿过，该桥桥梁结构为17.80m+17.80m+17.83m三跨预应力空心板简支梁桥，其中桥墩、桥台为整体重力式。

桥梁向隧道一侧变形。

由于盾构隧道下穿桥梁，故引起的水平变形较小而竖向变形较大。

桥梁的最大水平变形为2.2mm，最大竖向变形为8.77mm，且最大竖向位移发生在墩角位置。

两隧道的中间区域沉降较小为3mm左右，沉降值沿地表方向逐渐消散，可见加固措施明显。

2.墩身的构造
墩身是桥墩的主体。

通常采用料石、块石或混凝土建造。

为了便于水流和漂浮物通过，墩身平面形状通常做成圆端形或尖端形，无水桥墩则可做成矩形，在有强烈流冰、泥石流或漂流物的河流中的墩台，其表面宜选用强度等级不小于MU60的石材或C40混凝土预制块镶面，镶面砌体的砂浆强度等级不应低于M20在具有强烈流冰河流中的桥墩，应在其迎水面设置破冰棱。

破冰棱应高出最高流冰水位1.0m，并应低于最低流冰水位0.5 m，破冰棱的倾斜度宜为3：1-10：1(竖：横)，破冰棱迎冰面应做成尖端形或圆端形。

混凝土破冰棱在迎冰面应埋设钢板或角钢。

总结
综上所述，桥梁构造物的设计是否合理，方案是否可行，造价是否经济，施工是否可行，都直接影响整个工程的质量。

但是桥梁在实际设计中，应充分利用地形及施工条件，设计合理的桥梁墩台形式，这样才能保证桥梁的整体质在可控范围内，并坚持在工程设计中推陈出新，以不断提高下部工程的设计质量及其使用效果。