重力式橋墩

又叫實體橋墩,是實體的圬工墩,主要靠自身的重力來平衡外力,從而保證橋墩的強度和穩(wěn)定性。由一個實體結(jié)構(gòu)組成,按其截面尺寸及重量的不同又可分為實體重力式橋墩和實體輕型橋墩。此種橋墩自身剛度大,具有較強的防撞能力,但同時存在阻水面積大的缺陷,比較適合于修建在地基承載力較高,覆蓋層較薄,基巖埋深較淺的地基上。

重力式橋墩基本信息

中文名 重力式橋墩 外文名 gravity pier
又????叫 實體的圬工墩 依????靠 自身的重力來平衡外力
保????證 橋墩的強度和穩(wěn)定性 所屬類別 交通

1研究背景

我國高速鐵路建設(shè)正在飛速發(fā)展,總里程已超過了 1. 6 萬公里,同時我國又是地震最活躍的國家之一,因此高鐵橋梁的抗震安全性引起了廣大學者與工程師的密切關(guān)注。我國四縱四橫高速鐵路網(wǎng)大多位于高烈度地震區(qū),因而地震作用往往控制高速鐵路橋梁下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計。與西歐國家( 德國、法國等) 以及日本高速鐵路的結(jié)構(gòu)形式不同,我國高速鐵路廣泛采用配筋率低于 0. 5% 的少筋混凝土重力式橋墩 。由于混凝土重力式橋墩墩身橫截面尺寸較大,導致結(jié)構(gòu)剛度較大,相應(yīng)的地震力亦大,同時配筋率又較低,如不進行合理的抗震設(shè)計,在強震作用下就較易遭到破壞。

僅要求鋼筋混凝土橋墩( 配筋現(xiàn)行的鐵路震規(guī)率ρ≥0. 5% ) 在罕遇地震下進行延性驗算,但對配筋率ρ < 0. 5% 的少筋混凝土橋墩,在罕遇地震下不要求進行驗算。對于少筋混凝土橋墩,規(guī)范實際上僅進行了多遇地震下的一階段強度設(shè)計,這將導致這種結(jié)構(gòu)的抗震性能與規(guī)范提出的“小震不壞、中震可修、大震不倒”的多級抗震設(shè)防理念不符。關(guān)于少筋混凝土橋墩的抗震性能,鞠彥忠等對 10 根低配筋 ( 配筋率為0. 1% ~ 0. 2% ) 縮尺模型橋墩進行了擬靜力試驗,研究了橋墩的延性能力與配筋率的關(guān)系 劉慶華等對配筋率為 0. 4% 的混凝土橋墩進行了抗震性能試驗研究 蔣麗忠等通過對圓端形少筋實體墩進行擬靜力試驗研究,認為縱筋率較低的圓端形實體橋墩的滯回曲線呈顯著的捏縮狀 。以上研究主要針對某一配筋率范圍的少筋混凝土橋墩的耗能能力及變形能力進行,均未涉及罕遇地震作用下少筋混凝土橋墩的驗算方法。實際上使用延性概念設(shè)計抗震結(jié)構(gòu)時,根據(jù)結(jié)構(gòu)延性能力大小可分為完全延性結(jié)構(gòu)、有限延性結(jié)構(gòu)和完全彈性結(jié)構(gòu) 。如何合理利用少筋混凝土的有限延性能力,對抗震設(shè)計至關(guān)重要。為此,本文首先探討了少筋混凝土橋墩的抗震性能與縱筋配筋率的關(guān)系,然后針對該結(jié)構(gòu)提出了罕遇地震作用下抗震驗算指標及驗算方法。

2少筋混凝土橋墩抗震性能試驗

2. 1 試驗?zāi)P?

為了研究少筋混凝土橋墩的抗震性能與縱筋配筋率之間的關(guān)系,采用擬靜力模型試驗分析鐵路重力式橋墩的承載能力、破壞模式、滯回曲線及耗能能力等指標。以高速鐵路常用跨度32 m 簡支梁橋墩為原型,制作了5 個1 ∶8 比例的縮尺模型,縮尺后模型高度為2.5 m,橫截面為64 cm × 45 cm,C30 混凝土,模型橋墩配筋率ρ 分別為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%,配箍率采用0.3% 。模型主筋、箍筋采用6 鋼筋。模型試驗加載系統(tǒng)由豎向及橫向加載系統(tǒng)組成。豎向加載系統(tǒng)由立柱、反力梁及輥軸支座和液壓千斤頂組成,豎向力主要模擬橋跨結(jié)構(gòu)對橋墩的恒載作用效應(yīng)。橫向加載系統(tǒng)主要由加力架、反力墻及電液伺服式加載系統(tǒng)組成。模型墩加載制度采用力-位移混合加載,先按力進行加載,墩身出現(xiàn)裂縫后按位移加載。

2.2 試驗結(jié)果及分析

模型墩的裂縫開展情況及混凝土保護層剝落現(xiàn)象模型墩的具體試驗破壞現(xiàn)象可以得出如下結(jié)論:一是,配筋率為0.1% 的橋墩僅在墩底截面產(chǎn)生一條裂縫,配筋率為0.2% ~0.5% 的橋墩在墩底及其他截面同時產(chǎn)生多條裂縫; 二是,當配筋率大于0.4% 時,模型墩表層混凝土壓碎脫落,鋼筋向外彎曲,與鋼筋混凝土橋墩塑性區(qū)的破壞現(xiàn)象基本一致; 三是,隨著墩身配筋率的增加,塑性區(qū)域范圍逐漸增大,模型橋墩塑性區(qū)域的范圍在30 ~90 cm 之間,約為截面高度的0.7 ~2 倍。一是,配筋率為0.1% 時,滯回曲線形狀較狹窄,滯回環(huán)接近直線,耗能能力較差; 二是,隨著墩身配筋率的增加,滯回曲線形狀逐漸趨于飽滿,耗能能力增加。當配筋率大于0.4% 時,已接近鋼筋混凝土橋墩的特性。(注:ρ = 0.5%模型墩試驗過程中鋼筋從基礎(chǔ)中拔出,故滯回曲線呈捏攏狀)

3 地震下少筋混凝土橋墩的驗算

3.1 驗算指標

少筋混凝土橋墩的試驗研究結(jié)果表明,配筋率低于0.1% 的橋墩,其破壞特征是脆性的,僅在墩底截面產(chǎn)生單一裂縫,在墩底并未形成塑性區(qū)域。為安全計,配筋率低于0.1% 的橋墩不適宜進行延性抗震設(shè)計。當配筋率為0.5% 時,墩底截面形成了顯著的塑性區(qū)域,橋墩具有較好的延性變形能力。因此建議配筋率為0.5% 的橋墩按延性設(shè)計時,按現(xiàn)行《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范》取值,即位移延性系數(shù)限值μe= 4.8;配筋率為0.1% 時,按彈性設(shè)計,位移延性系數(shù)限值μe= 1.0。配筋率在0.1% ~0.5% 之間的橋墩進行延性抗震設(shè)計時,其位移延性系數(shù)限值可在1.0 ~4.8 之間線性內(nèi)插。不同配筋率下,

4算例分析

以高速鐵路32 m 雙線簡支箱梁橋圓端形實體重力式墩為研究對象,墩高取10 m,墩身橫截面尺寸(直坡)為2.6 m × 6.0 m。主筋HRB335,基礎(chǔ)為8 根樁徑為1.25 m 的鉆孔灌注樁,樁長為40 m。計算模型采用單墩計算模型。考慮地基土的柔性效應(yīng)作用,在承臺底施加平動及轉(zhuǎn)動彈簧,橋跨結(jié)構(gòu)的總質(zhì)量為1 430 t。分別采用非線性時程反應(yīng)分析法及簡化分析法重點對橋墩順橋向抗震性能進行了分析。采用簡化分析法時,罕遇地震下結(jié)構(gòu)的彈性地震反應(yīng)采用反應(yīng)譜法分析,輸入的譜曲線采用《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定的 類2 區(qū)(Tg= 0.4 s)β曲線。采用非線性時程反應(yīng)分析法時,輸入的地震動波形采用通過規(guī)范譜曲線反演生成的人工波,地震波的峰值加速度分別取0.11g、0.21g、0.32g、0.38g、0.57g,分別對應(yīng)規(guī)范中的6度、7 度、7.5 度、8 度、8.5 度的罕遇地震動。一是,對于中低墩,在6 度區(qū)罕遇地震作用下,配筋率為0.1% 的橋墩基本保持在彈性狀態(tài);在7 度區(qū)罕遇地震作用下,配筋率為0.2% ~0.3% 的橋墩已進入塑性,但考慮墩身有限延性下的耗能作用,橋墩可滿足“大震不倒”的設(shè)防要求。二是,在8 度區(qū)罕遇地震作用下,配筋率為0.4% ~0.5% 的橋墩已進入塑性,但考慮墩身有限延性下的耗能作用,橋墩也可滿足“大震不倒”的設(shè)防要求。三是,兩種分析方法盡管數(shù)值略有差異,但結(jié)構(gòu)總體反映的趨勢基本一致。

5結(jié)論

本文系統(tǒng)研究了少筋混凝土橋墩的抗震性能及罕遇地震下的抗震設(shè)計方法,通過分析可得出如下主要結(jié)論:

(1)配筋率為0.1% 的橋墩,僅在墩底截面產(chǎn)生一條裂縫,與素混凝土橋墩的破壞現(xiàn)象一致; 配筋率為0.2% ~0.5% 的橋墩,在墩底及其他截面同時產(chǎn)生多條裂縫。當配筋率大于0.4% 時,模型墩表層混凝土壓碎脫落,鋼筋向外彎曲,與鋼筋混凝土橋墩塑性區(qū)的破壞現(xiàn)象基本一致。

(2)配筋率為0.1% 時,模型墩的滯回曲線形狀較狹窄,耗能能力較差,抗震設(shè)計時建議按素混凝土進行設(shè)計,位移延性系數(shù)限值取1.0。隨著墩身配筋率的增加,滯回曲線形狀逐漸趨于飽滿,耗能能力增加。對于配筋率在0.1% ~0.5% 之間的少筋混凝土橋墩,抗震設(shè)計中應(yīng)合理考慮其耗能能力,位移延性系數(shù)限值建議在1.0 ~4.8 之間線性內(nèi)插。

(3)本文提出了罕遇地震下少筋混凝土橋墩的單墩非線性時程反應(yīng)分析模型及簡化分析法,為便于設(shè)計人員使用,建議采用簡化分析法。

重力式橋墩造價信息

市場價 信息價 詢價
材料名稱 規(guī)格/型號 市場價
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1 工程概況

“中委合資廣東石化 2 000 萬 t/a 重質(zhì)原油加工工程”是中國石油天然氣股份有限公司與委內(nèi)瑞拉國家石油公司的合資項目,也是國內(nèi)乃至世界一次性建設(shè)加工能力最大的煉油項目。煉廠建在廣東省揭陽市惠來縣新龍江河出??谖靼?。與煉廠配套的 30 萬噸級原油碼頭工程建在東部沿海石碑山燈塔東側(cè)開敞海域,接卸的原油通過海上大跨度鋼引橋 (管線橋) 輸送至陸域的原油中轉(zhuǎn)庫,再通過陸上管道輸送到相距 26 km 的煉廠。30 萬噸級原油碼頭采用離岸式總平面布置,碼頭前沿離岸約 1.8 km,通過一條長度約 2.3 km、寬 8.5 m 的折拐形鋼引橋與陸域相連。鋼引橋沿線海床水深為-10.0~-21.5 m (近岸第一個橋墩位于-10.0 m 水深處),原油碼頭位于水深-21.5 m處。鋼引橋沿線橋墩基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)因海床地質(zhì)的不同,采用了不同的結(jié)構(gòu)形式:與陸域相連的約 1.6 km鋼引橋段海床巖石裸露 (或覆蓋層很?。?,12 個橋墩基礎(chǔ)采用新型重力墩式結(jié)構(gòu),其余巖石埋深較深段,橋墩基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)采用常規(guī)鋼管樁結(jié)構(gòu)。鋼引橋標準段凈跨 108 m,橋墩之間的中心距 123 m。

2引橋橋墩設(shè)計的主要條件

2.1 水位

極端高水位 3.12 m;設(shè)計高水位 1.87 m;設(shè)計低水位 0.30 m;極端低水位-0.16 m (均從當?shù)乩碚撋疃然鶞拭嫫鹚悖?

2.2 地 條件

工程海域為巖石海岸,海床坡度較陡,鋼引橋沿線約1.6 km 范圍海床基巖裸露或覆蓋層很薄,自陸側(cè)至海側(cè)覆蓋層呈缺失到逐步加厚趨勢。作為引橋橋墩基礎(chǔ)持力層的強風化花崗巖 (或中風化花崗巖或微風化花崗巖) 的地基允許承載力分別為600 kPa、2 000 kPa、3 000 kPa。

2.3 地震

根據(jù)GB18306—2001 《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》,本區(qū)域地震基本烈度為VII 度,地震水平動峰值加速度為0.15 g。

3引橋橋墩結(jié)構(gòu)方案比選

工程海域水深浪大,且全年海況條件惡劣,引橋橋墩基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計首先需從施工可行性的角度,提出具備施工條件、施工設(shè)備、能確保施工工期的方案。就鋼引橋沿線的地質(zhì)條件而言,巖石裸露或覆蓋層很薄,宜采用重力墩式結(jié)構(gòu),但必須對巖基進行炸礁、整平處理;就海況條件而言,則宜采用透空式高樁墩式結(jié)構(gòu),但必須考慮設(shè)置人造地基,以滿足穩(wěn)樁需求。綜合考慮海況條件因素、地質(zhì)條件因素,橋墩基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計首先考慮了4 種常規(guī)結(jié)構(gòu)方案進行比選。

3.1 置永久人造地基的高 墩式 構(gòu)方案(方案 1)

該方案的設(shè)計思路:在設(shè)置橋墩區(qū)域,通過大量拋填碎石形成永久人造地基,一方面創(chuàng)造施工期的穩(wěn)樁條件,另一方面在使用期為基樁提供可靠約束,使得基樁嵌固點位置上移,減少基樁嵌固點處的彎矩,以滿足使用期基樁的強度要求,使方案成立。該方案最大的優(yōu)點是通過人造永久地層,實現(xiàn)了基樁嵌固點位置上移,較大幅度地降低了鋼管樁芯柱嵌巖樁的彎矩,使芯柱嵌巖樁的方案成為可能。最大的缺點是人造地基造價太高,海上工作量大。

3.2 置 構(gòu)的高 墩式 構(gòu)方案(方案 2)

考慮將基樁的穩(wěn)樁結(jié)構(gòu)改為臨時的袋裝砂結(jié)構(gòu),采用打樁平臺進行第一次沉樁之后,通過在鋼管樁內(nèi)鉆孔、進行海上接樁和對鋼管樁進行二次打樁,將鋼管樁植入巖層中,最后在鋼管樁內(nèi)澆筑混凝土,以滿足引橋墩臺基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)使用期的強度要求,最終形成鋼管混凝土復合樁的高樁墩式結(jié)構(gòu)方案。該方案最大的優(yōu)點是將鋼管樁植入基巖中,結(jié)構(gòu)可靠度更高,抗震適應(yīng)性更好。最大的缺點是需進行海上接樁、二次沉樁,且當植入的巖體為微風化或新鮮巖時,由于樁底部鉆孔的孔徑小于鋼管樁的內(nèi)徑,第二次沉樁將十分困難,同時還需增加海上平臺搭卸次數(shù),水上工作量也較大。

3.3 定 體的 管架 構(gòu)方案(方案 3)

不采用大量拋填碎石和袋裝砂的穩(wěn)樁結(jié)構(gòu),而是將基樁結(jié)構(gòu)優(yōu)化為可在預(yù)制廠整體制作的帶穩(wěn)定塊體的鋼管導管架結(jié)構(gòu),將該結(jié)構(gòu)用浮吊安裝在整平好的基床上,再搭設(shè)平臺,進行導管架各立柱下的嵌巖樁施工,最后,將穩(wěn)定塊體與導管架結(jié)構(gòu)分離,最終形成帶穩(wěn)定塊體的導管架結(jié)構(gòu)方案。

與方案1、2 相比,該方案最大的優(yōu)點是不需要設(shè)置海上穩(wěn)樁結(jié)構(gòu),實現(xiàn)將立柱結(jié)構(gòu)通過芯柱嵌巖將基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與基巖連成整體,同時,導管架結(jié)構(gòu)還可通過設(shè)置多層橫撐,降低立柱彎矩,使芯柱嵌巖的導管架結(jié)構(gòu)方案成立。其缺點是該結(jié)構(gòu)方案的實施,需要采用重力式結(jié)構(gòu)的安裝工藝和海上鉆孔嵌巖樁施工工藝,海上將穩(wěn)定塊體與導管架本體脫離有難度。

3.4 新型重力式 墩 構(gòu)方案(方案 4)

該方案將重力墩式結(jié)構(gòu)與高樁墩式結(jié)構(gòu)分別對地質(zhì)條件和海況條件適應(yīng)性的特點結(jié)合起來,形成帶導管架的異形潛式厚底沉箱重力墩式結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)最大的優(yōu)點是能充分發(fā)揮兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢,墩體結(jié)構(gòu)上部為帶多層橫撐的立柱,透浪性能好,受浪面積小,對波浪的適應(yīng)性好,施工期海上安裝相對容易,同時,墩體結(jié)構(gòu)底部為異形潛式厚底沉箱,結(jié)構(gòu)主體仍是重力墩式,能提供引橋橋墩在施工期和使用期的穩(wěn)定性能,同時滿足結(jié)構(gòu)本體的強度要求。

由于新型帶導管架的異形潛式厚底沉箱重力墩式結(jié)構(gòu)重量較大,因此,安裝施工時需大型的船機設(shè)備。該方案海上工作量相對較少,施工工期相對有保證,施工期的風險小,且造價最低。

新型重力式橋墩結(jié)構(gòu)方案每個橋墩由1 個帶導管架的異形潛式厚底沉箱組成,分上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)兩部分,基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)為潛式厚底沉箱結(jié)構(gòu),與普通沉箱不同,該結(jié)構(gòu)中沉箱底板需加厚,以滿足底板的抗沖切要求和為立柱提供可靠的嵌固連接。上部結(jié)構(gòu)為鋼管立柱、鋼管橫撐和頂部鋼筋混凝土平臺結(jié)構(gòu),立柱由若干根豎向鋼管組成,立柱底部預(yù)埋于底部沉箱基礎(chǔ)中,形成嵌固點;為增強結(jié)構(gòu)的整體剛度以及降低立柱彎矩,立柱之間用水平和斜向鋼管連接,構(gòu)成水平橫撐結(jié)構(gòu);立柱頂部設(shè)置鋼筋混凝土平臺,用于滿足使用要求。其中,立柱和橫撐鋼管的直徑與壁厚均根據(jù)結(jié)構(gòu)的強度要求確定;為增強立柱的強度,可以在立柱中灌注混凝土。

底部異形潛式厚底沉箱采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),平面尺寸為18.2 m (沿引橋軸線方向)× 17.5 m (垂直于引橋軸線方向)× 9.5 m (高度),沉箱底部四周均設(shè)置1.5 m 長的外趾,用于增加結(jié)構(gòu)的抗傾穩(wěn)定性;沉箱外壁厚0.35 m,內(nèi)隔板壁厚為0.2 m,底板厚2.5 m;沉箱內(nèi)設(shè)置9 個倉格。導管架由立柱和橫撐兩部分組成。立柱為6 根準1.2 m 的鋼管,材質(zhì)為Q390B,底部5 m 壁厚δ= 24 mm,5 m 以上壁厚δ= 20 mm;立柱之間用準1.0 m 的鋼管 (材質(zhì)為Q390B,壁厚δ= 22 mm)連接,構(gòu)成橫撐結(jié)構(gòu),沿導管架高度方向,間隔4.5~5.0 m 設(shè)置1 層橫撐。上部導管架與下部厚底沉箱結(jié)構(gòu)在陸上預(yù)制廠整體制作,單件浮重約為2 450 t,采用5 000 t 半潛駁運至現(xiàn)場,采用2 500 t 浮吊進行安裝。

4新型重力式橋墩結(jié)構(gòu)設(shè)計與試驗

4.1 荷 ( 準跨,-21.0 m水深 )

1) 鋼引橋自重:每個引橋墩上對稱設(shè)4 個鋼引橋支座,各支座承受的自重荷載1 385 kN。

2) 管線荷載:鋼引橋通過各支座傳遞的管線荷載為1 265 kN。

3) 風荷載:鋼引橋通過4 個支座傳遞的風荷載 (水平向、豎向) 分別為1 038 kN、519 kN,0 kN、-519 kN,1 038 kN、519 kN,0 kN、-519 kN。

4) 波浪荷載:經(jīng)過對比,控制工況為設(shè)計高水位。

作用在橫撐上的波浪荷載:波浪浮托力,取相同高程處作用在立柱上的波浪荷載,只考慮最上面兩層橫撐承受浮托力。波浪側(cè)壓力,考慮外側(cè)橫撐對內(nèi)側(cè)橫撐的遮擋作用,取相同高程處作用在立柱上的波浪荷載的兩倍大小施加在最外側(cè)橫撐上。作用在墩臺上的波浪荷載:波浪作用不到墩臺底面,墩臺波浪荷載為零。

4.2 立柱與橫撐內(nèi)力 算

1) 計算方法

采用國際通用有限元軟件ANSYS 建立有限元模型,對結(jié)構(gòu)進行內(nèi)力分析。

2) 計算模型

立柱和橫撐采用Beam188 單元模擬,立柱的材料屬性按鋼管與內(nèi)部混凝土的剛度等效折算,頂部墩臺采用Solid45 單元模擬。立柱與底部沉箱交接點按固結(jié)處理。結(jié)構(gòu)所受的荷載,已相應(yīng)的等效荷載施加在模型上,荷載的分項系數(shù)根據(jù) JTS 167-1—2010 《高樁碼頭設(shè)計和施工規(guī)范》確定。

3)荷載組合

(控制水位,設(shè)計高水位 1.87 m)荷載組合1:自重 管線荷載 風荷載 波浪荷載。荷載組合2:自重 風荷載 波浪荷載。

4) 立柱與沉箱連接處抗沖剪驗算

立柱埋入沉箱底板1 倍直徑,即1.2 m,考慮在立柱外側(cè)設(shè)置剪切鍵,剪切鍵能發(fā)揮的摩擦力為4 370 kN,此時作用在立柱底部的豎向集中力為19 490-4 370=15 120 kN。底部1 300 mm 厚混凝土受沖剪承載力。

4.3 新型重力式 墩波浪斷面物模

1) 斷面試驗內(nèi)容

使用期:采用各設(shè)計水位與50 a 一遇設(shè)計波浪組合,驗證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性;同時量測結(jié)構(gòu)總波浪力、指定位置的波壓力。

施工期 (墩體上部鋼筋混凝土平臺澆筑之前,僅沉箱和上部立柱、橫撐組合,沉箱和立柱內(nèi)均不填充):采用設(shè)計高水位與10 a 一遇設(shè)計波浪組合,驗證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性;同時量測結(jié)構(gòu)總波浪力。

2) 試驗結(jié)論

使用期結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性:量測的總波浪力和指定位置的波壓力與計算值比較偏小,結(jié)構(gòu)安全。施工期結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性:量測的總波浪力與計算值比較偏小,結(jié)構(gòu)安全。

5結(jié)語

新型帶導管架的異形潛式厚底沉箱重力式橋墩結(jié)構(gòu)對水深、浪大、基巖裸露 (或覆蓋層很薄)的海況條件具有良好的適應(yīng)性,其最大的優(yōu)點是將重力墩式結(jié)構(gòu)與高樁墩式結(jié)構(gòu)分別對地質(zhì)條件和海況條件適應(yīng)性的特點結(jié)合起來,充分發(fā)揮兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢,墩體結(jié)構(gòu)上部為帶多層橫撐的立柱,透浪性能好,受浪面積小,對波浪的適應(yīng)性好,施工期海上安裝相對容易。同時,墩體結(jié)構(gòu)底部為異性潛式厚底沉箱,結(jié)構(gòu)主體仍是重力墩式,能提供引橋橋墩在施工期和使用期的穩(wěn)定性能,同時滿足結(jié)構(gòu)本體的強度要求。該結(jié)構(gòu)主體制作在陸上預(yù)制廠完成,不僅海上工作量較小,而且具備短期突擊安裝施工的特性,在確保工期、降低和控制工程造價等方面更具優(yōu)勢,經(jīng)綜合技術(shù)經(jīng)濟比較,為最優(yōu)結(jié)構(gòu)方案,該結(jié)構(gòu)方案可供類似工程借鑒之用。

重力式橋墩常見問題

重力式橋墩文獻

2019重力式橋墩計算示例 2019重力式橋墩計算示例

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三、天然地基重力式橋墩計算示例 (一) 設(shè)計資料 1. 上部構(gòu)造為裝配式混凝土空心板,上部構(gòu)造恒載支點反力為 3291.12KN. 標準跨徑: L=16m(兩橋墩中心線距離) ; 預(yù)制板長: l=15.96 m (伸縮縫寬 4 cm ); 計算跨徑: l j =15.60 m(支座中心距板端 18cm); 前面凈寬:凈 -11.25 m。 2. 支座型式:版式橡膠支座。 3. 設(shè)計活載:汽車 -超 20級;掛 -120 級。 4. 地震基本烈度 8度。 5. 橋墩高度: H=8m。 6. 橋墩型式:圓端型實體橋墩。 7. 橋墩材料:墩帽用 25號鋼筋混凝土,墩身和基礎(chǔ)用 20號片石混凝土。 8. 地基:地基為巖石地基、地基容許承載力 [Q0]=2000 kPa。 (二) 擬定橋墩尺寸 1. 墩帽尺寸 按照上部構(gòu)造布置,相鄰兩孔支座中心距離為 0.4 m,支座順橋向?qū)挾葹?0.2 m,支座

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鐵路重力式橋墩操作平臺施工技術(shù)探淺 鐵路重力式橋墩操作平臺施工技術(shù)探淺

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通過與在橋墩施工中常用的腳手架施工方法作比較 ,介紹了在寶蘭二線渭灘渭河特大橋施工中創(chuàng)新使用的橋墩操作平臺施工方法。

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(1)下部結(jié)構(gòu)的構(gòu)造特點

1)重力式橋墩:拱橋重力式橋墩分為普通墩與制動墩,制動墩要能承受單向較大的水平推力,防止出現(xiàn)一側(cè)的拱橋傾坍,因而尺寸較厚實。與梁橋重力式橋墩相比較,具有拱座等構(gòu)造設(shè)施。

2)重力式橋臺(u形橋臺):

3)梁橋輕型橋臺

鋼筋混凝土薄壁橋墩:圬工體積小、結(jié)構(gòu)輕巧。

柱式橋墩:

柔性排架樁墩:其主要特點是,可以通過一些構(gòu)造措施,將上部結(jié)構(gòu)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。

設(shè)有支撐梁的輕型橋臺:構(gòu)成四鉸框架。

埋置式橋臺:

鋼筋混凝土薄壁橋臺:

加筋土橋臺:

4)拱橋輕型墩臺

帶三角桿件的單向推力墩:在普通墩的墩柱上,從兩側(cè)對稱地增設(shè)鋼筋混凝土斜撐和水平拉桿,用來提高抵抗水平推力的能力。為了提高構(gòu)件的抗裂性,可以采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。

懸臂式單向推力墩:墩柱頂部向兩橋跨處伸出懸臂段,當該墩的一側(cè)橋孔遭到破壞以后,可以通過另一側(cè)拱座上的豎向分力與懸臂長所構(gòu)成的穩(wěn)定力矩來平衡由拱的水平推力所導致的傾覆力矩。

拱橋輕型橋臺

●八字形橋臺

●u字形橋臺

●背撐式橋臺

●靠背式框架橋臺

(2)下部結(jié)構(gòu)的受力特點

2)重力式橋臺的受力特點

計算重力式橋臺所考慮的荷載與重力式橋墩計算中基本一樣,不同的是,對于橋臺尚要考慮車輛荷載引起的土側(cè)壓力,而不需計及縱、橫向風力、流水壓力、冰壓力、船只或漂浮物的撞擊力等。

【學員問題】橋墩建筑類型?

【解答】橋墩分重力式橋墩和輕型橋墩兩大類,也有一說為以下三種分類,實體式橋墩、空心式橋墩、樁或柱式橋墩。

重力式

一般為采用混凝土或石砌的實體結(jié)構(gòu)。墩身上設(shè)墩帽,下接基礎(chǔ)。它的特點是充分利用圬工材料的抗壓性能,借自身的較大截面尺寸和重量承受豎直方向和水平方向的外力,具有堅固耐久,施工簡易,取材方便,節(jié)約鋼材等優(yōu)點。缺點是圬工量大,外形粗大笨重,減少橋下有效孔徑,增大地基負荷;當橋墩較高,地基承載力較低時尤為不利。  重力式橋墩多采用簡單的流線型截面形狀,如圓端墩、尖端墩、圓角形墩等,以便橋下水流順暢地繞過橋墩,減少阻水及墩旁沖刷。當水流方向變化不定或與橋梁斜交時,宜采用圓形墩。對受流冰影響的橋墩,應(yīng)在上游端設(shè)破冰棱。非城市的旱橋及不受水流影響的橋墩,則宜采用便于施工的矩形截面。

輕型

針對重力式橋墩的缺點而出現(xiàn)的橋墩,具有外形輕盈美觀,圬工量少,可減輕地基負荷,節(jié)省基礎(chǔ)工程,便于用拼裝結(jié)構(gòu)或用滑升模板施工,有利于加速施工進度,提高勞動生產(chǎn)率等優(yōu)點。實現(xiàn)輕型橋墩的主要途徑為:改用強度較高的材料,改變橋墩的結(jié)構(gòu)形式和橋墩受力情況。①空心橋墩。外形似重力式橋墩,但它是中空的薄壁墩??刹捎娩摻罨炷连F(xiàn)澆或為預(yù)應(yīng)力混凝土拼裝結(jié)構(gòu),較適用于高橋墩。中國襄渝線(襄樊—重慶)紫陽漢水橋,3號墩高70.5米(基頂以上),壁厚60厘米,是中國目前最高的鐵路橋墩。聯(lián)邦德國修建的奧地利歐羅巴橋墩高146米,壁厚僅35~55厘米。②構(gòu)架式橋墩。以桁架、剛架為主體的輕型橋墩。如鐵路橋采用的鋼塔架墩,常與明橋面鋼梁配合使用;有全橋輕巧,對地基要求低,墩高適應(yīng)范圍大的特點。在城市、公路橋上常采用X形、Y形、V形等剛架式橋墩,外形優(yōu)美,結(jié)構(gòu)新穎。這類橋墩并有減小上部結(jié)構(gòu)計算跨度的優(yōu)點;但結(jié)構(gòu)受力較為復雜,在設(shè)計中應(yīng)予以注意。③薄壁橋墩。多為采用滑模施工的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。因薄壁墩順橋方向的尺寸纖細,受縱向水平力時易產(chǎn)生撓曲變形,故又稱柔性橋墩。利用橋跨結(jié)構(gòu)將若干個柔性橋墩頂和鄰近的剛性橋墩(臺)頂以鉸或固結(jié)相連,形成多跨超靜定結(jié)構(gòu),可使全橋縱向水平力主要由剛性橋墩(臺)承擔,極大地改善了柔性墩的受力情況。④樁柱式橋墩。為樁式、雙柱式、單柱式橋墩的統(tǒng)稱。多采用就地灌筑鋼筋混凝土建造,也有采用預(yù)制構(gòu)件拼裝,或?qū)⒋蛉霕督M成排架式墩的。在樁式或雙柱墩中,樁(柱)的長細比較大時,也具有上述薄壁橋墩的特點,是柔性橋墩的另一種結(jié)構(gòu)形式。多跨超靜定結(jié)構(gòu),可使全橋縱向水平力主要由剛性橋墩(臺)承擔,極大地改善了柔性墩的受力情況。④樁柱式橋墩。為樁式、雙柱式、單柱式橋墩的統(tǒng)稱。多采用就地灌筑鋼筋混凝土建造,也有采用預(yù)制構(gòu)件拼裝,或?qū)⒋蛉霕督M成排架式墩的。在樁式或雙柱墩中,樁(柱)的長細比較大時,也具有上述薄壁橋墩的特點,是柔性橋墩的另一種結(jié)構(gòu)形式。

以上內(nèi)容均根據(jù)學員實際工作中遇到的問題整理而成,供參考,如有問題請及時溝通、指正。

橋墩分重力式橋墩和輕型橋墩兩大類,也有一說為以下三種分類,實體式橋墩、空心式橋墩、樁或柱式橋墩。

重力式

一般為采用混凝土或石砌的實體結(jié)構(gòu)。墩身上設(shè)墩帽,下接基礎(chǔ)。它的特點是充分利用圬工材料的抗壓性能,借自身的較大截面尺寸和重量承受豎直方向和水平方向的外力,具有堅固耐久,施工簡易,取材方便,節(jié)約鋼材等優(yōu)點。缺點是圬工量大,外形粗大笨重,減少橋下有效孔徑,增大地基負荷;當橋墩較高,地基承載力較低時尤為不利。重力式橋墩多采用簡單的流線型截面形狀,如圓端墩、尖端墩、圓角形墩等,以便橋下水流順暢地繞過橋墩,減少阻水及墩旁沖刷。當水流方向變化不定或與橋梁斜交時,宜采用圓形墩。對受流冰影響的橋墩,應(yīng)在上游端設(shè)破冰棱。非城市的旱橋及不受水流影響的橋墩,則宜采用便于施工的矩形截面。

輕型

針對重力式橋墩的缺點而出現(xiàn)的橋墩,具有外形輕盈美觀,圬工量少,可減輕地基負荷,節(jié)省基礎(chǔ)工程,便于用拼裝結(jié)構(gòu)或用滑升模板施工,有利于加速施工進度,提高勞動生產(chǎn)率等優(yōu)點。實現(xiàn)輕型橋墩的主要途徑為:改用強度較高的材料,改變橋墩的結(jié)構(gòu)形式和橋墩受力情況。①空心橋墩。外形似重力式橋墩,但它是中空的薄壁墩??刹捎娩摻罨炷连F(xiàn)澆或為預(yù)應(yīng)力混凝土拼裝結(jié)構(gòu),較適用于高橋墩。中國襄渝線(襄樊—重慶)漢水橋,3號墩高70.5米(基頂以上),壁厚60厘米,是中國目前最高的鐵路橋墩。聯(lián)邦德國修建的奧地利歐羅巴橋墩高146米,壁厚僅35~55厘米。②構(gòu)架式橋墩。以桁架、剛架為主體的輕型橋墩。如鐵路橋采用的鋼塔架墩,常與明橋面鋼梁配合使用;有全橋輕巧,對地基要求低,墩高適應(yīng)范圍大的特點。在城市、公路橋上常采用X形、Y形、V形等剛架式橋墩,外形優(yōu)美,結(jié)構(gòu)新穎。這類橋墩并有減小上部結(jié)構(gòu)計算跨度的優(yōu)點;但結(jié)構(gòu)受力較為復雜,在設(shè)計中應(yīng)予以注意。③薄壁橋墩。多為采用滑模施工的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。因薄壁墩順橋方向的尺寸纖細,受縱向水平力時易產(chǎn)生撓曲變形,故又稱柔性橋墩。利用橋跨結(jié)構(gòu)將若干個柔性橋墩頂和鄰近的剛性橋墩(臺)頂以鉸或固結(jié)相連,形成多跨超靜定結(jié)構(gòu),可使全橋縱向水平力主要由剛性橋墩(臺)承擔,極大地改善了柔性墩的受力情況。④樁柱式橋墩。為樁式、雙柱式、單柱式橋墩的統(tǒng)稱。多采用就地灌筑鋼筋混凝土建造,也有采用預(yù)制構(gòu)件拼裝,或?qū)⒋蛉霕督M成排架式墩的。在樁式或雙柱墩中,樁(柱)的長細比較大時,也具有上述薄壁橋墩的特點,是柔性橋墩的另一種結(jié)構(gòu)形式。

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