[科普中国]-桥墩

简介

多跨桥的中间支承结构称为桥墩。桥墩分为实体墩、柱式墩、和排架墩等。按平面形状可分为矩形墩、尖端形墩、圆形墩等。建筑桥墩的材料可用木料、石料、混凝土、钢筋混凝土、钢材等。

组成桥墩主要由顶帽、墩身组成。桥台主要由顶帽、台身组成。顶帽的作用是把桥跨支座传来的较大而集中的力，分散而匀称地传给墩身和台身。因此顶帽应采用强度较高的材料建筑，一般用不低于 200级钢筋混凝土建筑，且厚度不小于40厘米。此外，顶帽还须有较大的平面尺寸，为施工架梁及养护维修提供必要的工作面。墩身和台身是支承桥跨的主体结构，不仅承受桥跨结构传来的全部荷载，而且还直接承受土压力、水流冲击力、冰压力、船舶撞击力等多种荷载，所以墩身和台身都具有足够的强度、刚度和稳定性。

类型桥墩分重力式桥墩和轻型桥墩两大类，也有一说为以下三种分类，实体式桥墩、空心式桥墩、桩或柱式桥墩。1

重力式一般为采用混凝土或石砌的实体结构。墩身上设墩帽，下接基础。它的特点是充分利用圬工材料的抗压性能，借自身的较大截面尺寸和重量承受竖直方向和水平方向的外力，具有坚固耐久，施工简易，取材方便，节约钢材等优点。缺点是圬工量大，外形粗大笨重，减少桥下有效孔径，增大地基负荷；当桥墩较高，地基承载力较低时尤为不利。 重力式桥墩多采用简单的流线型截面形状，如圆端墩、尖端墩、圆角形墩等，以便桥下水流顺畅地绕过桥墩，减少阻水及墩旁冲刷。当水流方向变化不定或与桥梁斜交时，宜采用圆形墩。对受流冰影响的桥墩，应在上游端设破冰棱。非城市的旱桥及不受水流影响的桥墩，则宜采用便于施工的矩形截面。1

轻型针对重力式桥墩的缺点而出现的桥墩,具有外形轻盈美观，圬工量少，可减轻地基负荷，节省基础工程，便于用拼装结构或用滑升模板施工，有利于加速施工进度，提高劳动生产率等优点。实现轻型桥墩的主要途径为：改用强度较高的材料，改变桥墩的结构形式和桥墩受力情况。①空心桥墩。外形似重力式桥墩，但它是中空的薄壁墩。可采用钢筋混凝土现浇或为预应力混凝土拼装结构，较适用于高桥墩。中国襄渝线(襄樊—重庆)紫阳汉水桥,3号墩高70.5米（基顶以上），壁厚60厘米，是中国目前最高的铁路桥墩。联邦德国修建的奥地利欧罗巴桥墩高146米,壁厚仅35～55厘米。②构架式桥墩。以桁架、刚架为主体的轻型桥墩。如铁路桥采用的钢塔架墩(图b),常与明桥面钢梁配合使用,有全桥轻巧，对地基要求低,墩高适应范围大的特点。在城市、公路桥上常采用X形、Y形、V形等刚架式桥墩（图c、d、e），外形优美，结构新颖。这类桥墩并有减小上部结构计算跨度的优点；但结构受力较为复杂，在设计中应予以注意。③薄壁桥墩。多为采用滑模施工的钢筋混凝土结构。因薄壁墩顺桥方向的尺寸纤细，受纵向水平力时易产生挠曲变形，故又称柔性桥墩。利用桥跨结构将若干个柔性桥墩顶和邻近的刚性桥墩（台）顶以铰或固结相连，形成多跨超静定结构，可使全桥纵向水平力主要由刚性桥墩（台）承担，极大地改善了柔性墩的受力情况。④桩柱式桥墩。为桩式、双柱式、单柱式桥墩的统称。多采用就地灌筑钢筋混凝土建造，也有采用预制构件拼装，或将打入桩组成排架式墩的。在桩式或双柱墩中，桩（柱）的长细比较大时，也具有上述薄壁桥墩的特点，是柔性桥墩的另一种结构形式。1

分类薄壁墩主要分为钢筋混凝土薄壁墩和双壁墩以及V形墩三类。其共同特点是在横桥向的长度基本和其他形式的墩相同，但是在纵桥向的长度很小。其优点是，可以节省材料，减轻桥墩的自重，同时双壁墩可以增加桥墩的刚度，减小主梁支点负弯矩，增加桥梁美观;V形墩可以间接的减小主梁的跨度，使跨中弯矩减小，同时又具有拱桥的一些特点，更适合大跨度桥的建造。1

柔性墩是在多跨桥的两端设置刚性较大的桥台，中墩均为柔性墩。即墩体的整体刚度很小，在墩顶水平推力的作用下发生较大的水平位移。优点是由于桥墩的水平推力是按各墩的刚度分配的，故分配到每个柔性墩上的水平推力很小。1

柱式墩一般由基础上的承台、柱式墩身和盖梁组成。优点是能减轻墩身自重，节约圬工材料，比较美观，刚度和强度都较大，在有漂流物和流冰的河流中可以使用。1

桩式墩桩式墩是将钻孔桩基础向上延伸作为桥墩的墩身，在桩顶浇筑盖梁。在墩位上的横向可以是一根或多根桩，设置一排桩时叫排桩墩。优点是材料用量经济，施工简便，适合平原地区建桥使用;缺点是跨度不宜做的太大，一般小于13m，且在有漂流物和流速过大的河流中不宜采用。1

空心式可采用钢筋混凝土或混凝土。优点是节省材料，减轻桥墩的自重，施工速度快，质量好，节省模板支架;缺点是，抵抗流水冲击和水中夹带的泥砂或冰块冲击力的能力差，所以不宜在有上述情况的河流中采用。1

重力式是实体的圬工墩，主要靠自身的重量来平衡外力，从而保证桥墩的强度和稳定。主要用c15或c15以上的片石混凝土浇筑，或用浆砌块石和料石，也可以用混凝土预制块砌筑。优点是整体刚度大，抗倾覆性能以及承重性能都很好;缺点是自重大，不宜做的过大而使桥梁自重加大。1

布置建议桥墩的位置和桥梁上部结构的分跨布置密切相关，应通过技术经济比较决定(见桥式方案设计)。如跨河桥的桥墩应考虑到深水或不良地基会对桥墩基础施工带来的各种困难，冰凌、漂木或泥石流，会增加桥墩额外的负荷，布置桥墩时，应特别慎重；地形陡峻的V形深谷,宜以较大跨度跨越,避免在沟底设置高桥墩;当桥下净空无特殊要求，河床及地基情况允许采用浅基础桥墩，或为了美化环境，避免高路堤占地太多而修建的旱桥，则以低墩短跨的桥孔布置为好。1