橋墩、橋臺和基礎(chǔ)統(tǒng)稱為橋梁的下部結(jié)構(gòu),它們的主要作用是支承上部結(jié)構(gòu)并將上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載及本身自重傳遞到基礎(chǔ)。橋墩一般指多跨橋梁的中間支承結(jié)構(gòu),除承受上部結(jié)構(gòu)的豎向壓力和水平力外,還受風(fēng)力及可能發(fā)生的流水壓力、冰壓力、船只和橋下漂流物的撞擊力、地震力的作用。此外,墩臺還要承受施工時的臨時荷載。因此,橋梁墩臺應(yīng)有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性,以確保整個橋跨的正常工作。
橋墩形式的采用,取決于橋上線路或道路條件、橋下水流速度、墩位處水深、水流方向與橋梁中軸線的夾角、通航及橋下漂流物、基底土壤的承載能力、梁部結(jié)構(gòu)及施工方法等。橋墩一般分為重力式實體橋墩、空心橋墩、柱式橋墩、輕型橋墩和拼裝式橋墩。
重力式實體橋墩主要依靠自身重力來平衡外力保證橋墩的穩(wěn)定,適用于地基良好或橋下有通航、流冰等漂流物的大、中、小橋梁。重力式橋墩一般用混凝土或片石混凝土砌筑,截面尺寸及體積較大,其自重和阻水面積也較大,外形粗壯,很少應(yīng)用于城市高架橋梁。
位于山區(qū)城市的橋梁往往橋長且谷深而需要建造高橋墩,如果采用重力式實體墩,則墩身圬工量驚人,墩身的白重大而相應(yīng)要求地基有較高的承載能力、地震時有較大的慣性力。因此設(shè)計時一般采用空心橋墩,空心墩墩壁較薄,在有船、筏和漂流物或受冰壓力的河流上,一般不宜采用,以防撞擊和磨損墩壁而招致破壞。但根據(jù)河流的具體情況,采取下部實體墩身等措施,通過技術(shù)經(jīng)濟比較后,仍可采用空心墩。
圓形空心墩截面受力性能最好,一般情況下可不設(shè)隔板,施工最為方便,設(shè)計高墩時可優(yōu)先考慮采用這種截面形式。當(dāng)構(gòu)造需要橋墩的橫向尺寸很寬,或橫向水平力較大,如梁寬度大,雙線鐵路、彎道橋或架梁需要墩頂較寬等情況時,可考慮采用圓端形或矩形帶縱隔板的空心墩。當(dāng)墩身不很高,平面兩向?qū)挾缺戎挡惶髸r,可采用不帶縱隔板的形式。另外,方形與圓形相比,方形溫度應(yīng)力較大。使用滑動鋼模板施工時,圓端形比矩形方便。
柱式橋墩是目前橋?qū)捿^大的城市高架橋梁中廣泛采用的橋墩形式。這種橋墩既可減輕墩身重量、節(jié)省圬工材料,又比較美觀、結(jié)構(gòu)輕巧,橋下通視情況良好。
輕型橋墩截面形式大多為薄壁矩形或薄壁圓端形實體截面,適用于小跨度、低墩及三孔以下(全橋長不大于20m)的橋梁。輕型橋墩不像重力式橋墩那樣要滿足獨立的穩(wěn)定性要求,因而可減少圬工材料,獲得較好的經(jīng)濟效益。輕型橋墩的其他形式有多種,一般由鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土建成,可以適應(yīng)具有特殊要求的城市、旅游風(fēng)景區(qū)。但該類輕型橋墩結(jié)構(gòu)構(gòu)造比較復(fù)雜、施工比較麻煩、造價也高。在地質(zhì)不良地段、路基穩(wěn)定不能保證時,不宜采用輕型橋墩。
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