當道路、鐵路、渠(qú)道、管線等遇(yù)到障礙(如山穀、河流以及其他路線等)而中斷時,所修建的用以跨越橋梁的上部結構是跨越結構,其總的受力體(tǐ)係一般(bān)為水平結構體係。
墩台支承橋梁上部(bù)結構並(bìng)形成跨越空(kōng)間,其中,橋台是指橋梁的兩(liǎng)端支承結構,橋墩是指除橋台外的中間支承結構。基礎是橋梁(liáng)土中隱蔽結構,是與地基(承受人工結構物荷載的地表層(céng)岩土)直接接觸(chù),並把(bǎ)所受之荷載全(quán)部(bù)傳給地基的結構部分。常(cháng)用的基礎類型主要依其埋置深度劃分為淺基礎和深(shēn)基礎,深基礎多以樁與沉井基礎為主。墩台與基礎(chǔ)工(gōng)程(chéng)統(tǒng)稱為橋梁下部結構。橋台除與橋墩一樣支(zhī)撐上部結構傳遞荷載外,還是橋梁與(yǔ)道路銜接(jiē)過渡的結構物,所以它除外形複雜外,還受到路堤填土(tǔ)的各種土壓力作(zuò)用橋(qiáo)梁上下部結(jié)構劃分:梁式橋以(yǐ)支座劃分,支座以(yǐ)上(含支座)為上部結(jié)構(gòu),支座以下為下部結構;拱橋是以拱腳劃分;對其他結構橋梁(liáng),則是將橋麵以下的豎向(xiàng)結構劃為橋梁的下部(bù)結構(如連續剛構橋),斜拉橋和懸索橋加勁(jìn)梁下支(zhī)承索塔部分稱為塔墩,其基礎稱為(wéi)塔墩(dūn)基礎。
墩台基礎受(shòu)力特點
橋梁墩台(tái)與基礎是一個連續一(yī)體的受力體係,上(shàng)部結構下傳的力和下部結(jié)構自身受到的力.由(yóu)墩台頂帽至基(jī)礎底(dǐ)麵,層層平衡和傳遞,所以從總體概略(luè)來講,下部結構是一個壓彎體係。早期的設計多以重力式實體圬工結構為主,現今隨著大跨、高橋,尤其是城市(shì)寬橋的建設,墩台設計趨向纖細、美觀、空透方向發展,增加(jiā)了藝術處(chù)理的構(gòu)思,采用眾多受力複雜的梁柱構架(這些知識在後麵將專門講述),所以設計計算要采(cǎi)用簡化、適用的分析(xī)模型,對組成構架的各構件的內力和變形加以驗算(suàn)和配筋,以保(bǎo)證對下部結構要求的(de)整(zhěng)體強度、穩定性(xìng)和適宜剛度。
橋梁墩台基礎不僅受與上部橋梁結構同樣因素的影響(如汽車和(hé)人群荷載、風力(lì)、溫度影響力等),而且由(yóu)於自身是水下土中的結構(gòu)物,還受水(shuǐ)流和水中的漂流物、流(liú)冰、船舶等撞擊作用。這些力的作用方向,主要是橫橋方(fāng)向。橋梁基礎還受到地(dì)基土性質變化所產生的各種因素(sù)的作用,如在凍土地區,就會受到土在凍結時產生的各種凍脹力的作用(yòng)。由於上部結構體係的不同,上(shàng)部結構對墩台基礎的作用狀態也不同,所受的(de)力有梁式結構傳下來(lái)的豎向反力,也有拱(gǒng)式結構產生的很大的水平推力,還有索吊體係橋梁(懸索橋和斜拉橋)、T 形剛構橋梁(liáng)等產生的正、負反力(lì)作用。
上述各種(zhǒng)外力作用,既有(yǒu)順橋方向的,又有橫橋方向的(de),有時還是同(tóng)時作用,所以墩台(tái)基礎是一(yī)個空間受力結構。不同地區、不同河流,甚(shèn)至同一座橋上不同位置的墩(dūn)台基礎,其所受到的各種力的作用狀態和組合都(dōu)是不(bú)同的,可能(néng)是順橋方向(xiàng)控製設計,也可(kě)能是橫橋(qiáo)方(fāng)向控製設計。當兩種情況不能明確判斷時,則兩種情況都要進行驗算。
在這裏還要(yào)強調一點,《公路(lù)橋涵地基與基(jī)礎(chǔ)設計規範》( JTG D63-2007)(以(yǐ)下簡(jiǎn)稱《公橋基規》)對於(yú)作用於下(xià)部結構的(de)一部分影響很大的(de)作用(荷載),如土(tǔ)壓力、製動力、冰壓力、船筏撞擊力等(děng),因其作用隨機性較大(dà),變化幅值大,所以計(jì)算規定與取值比較粗略(luè)。尤其是地基土,由於土體性狀的複雜性,規範(fàn)提供的計算參數變幅範圍較大,雖然普遍應用性較強,但降低了實際應用的精(jīng)確性。由於下部結構設計中考慮的各種作用參數具有一定的粗略性,因此下部結構計算不可能有十分精確的解析結果。設計者要依(yī)據工程的重要性和對具體的自然條件、水文地質條件的(de)了解,並考慮施工的主導工藝本質特點和(hé)影響,結合以往的經驗和教訓(xùn),經過(guò)分析判斷,選取合理可靠的計算參數。
下(xià)部結構施工的自然和技術條件與上部結構相比,難以預計的因素多,變數較大,結構設計又不易大規模變更,必須用臨時的施工措施來應對出現的問題。因此,下(xià)部結構,尤其是複雜的大型基礎,依據關鍵性自然因素和技術條件在理論及經驗指導下確定(dìng)主導的施(shī)工方法十分重要。在實際工程中(zhōng),下部結構發生意外事故(gù)和施工偏差的情況往往多於上部結構,是一個風險性(xìng)很(hěn)大(dà)的施工環節。統(tǒng)計資料表明,橋梁災難性破壞,絕大部分是(shì)由(yóu)於下部結構破壞所致。從防災(zāi)、減災(zāi)、保證(zhèng)橋梁安全使用的設防標準(zhǔn)考慮,下部結構是最(zuì)關鍵的部位之一。