桥梁基础知识,主讲人：孟祥龙,（以秀湖人行桥和中德大街细河桥为例）,一、桥梁的概念,桥梁是跨越障碍物（河流、沟谷、其他道路、铁路等）的结构物。,二、桥梁的组成,传统的说法： 桥梁主要由桥跨结构、墩台、基础、附属工程等部分组 成。 随着大型桥梁的增多、结构先进性和复杂性的增强、对桥梁使用品质的要求越来越高，传统提法的局限性逐渐显露。 现在的提法： 桥梁由“五大部件“与“五小部件“组成。,五大部件,所谓“五大部件”是指 桥梁承受汽车或其他运输车辆荷载的桥跨上部结构与下部结构，它们必须通过承受荷载的计算与分析，是桥梁结构安全性的保证。 五大部件： 1）桥跨结构(或称桥孔结构、上部结构)。路线遇到障碍（如江河、山谷或其他路线等）的结构物。 2）支座系统。支承上部结构并传递荷载于桥梁墩台上，它应保证上部结构预计的在荷载、温度变化或其他因素作用下的位移功能。 3）桥墩。是在河中或岸上支承两侧桥跨上部结构的建筑物。 4）桥台。设在桥的两端；一端与路堤相接，并防止路堤滑塌；另一端则支承桥跨上部结构的端部。为保护桥台和路堤填土，桥台两侧常做一些防护工程。 5）墩台基础。是保证桥梁墩台安全并将荷载传至地基的结构。基础工程在整个桥梁工程施工中是比较困难的部分，而且常常需要在水中施工，因而遇到的问题也很复杂。 前两个部件是桥跨上部结构，后三个部件是桥跨下部结构。,五小部件,所谓“五小部件” 是直接与桥梁服务功能有关的部件，过去总称为桥面构造。 五小部件： 1）桥面铺装(或称行车道铺装)。 铺装的平整、耐磨性、不翘曲、不渗水是保证行车舒适的关键。特别是在钢箱梁上铺设沥青路面时，其技术要求甚严。 2）排水防水系统。应能迅速排除桥面积水，并使渗水的可能性降至最小限度。城市桥梁排水系统应保证桥下无滴水和结构上无漏水现象。 3）栏杆（或防撞栏杆）。它既是保证安全的构造措施，又是有利于观赏的最佳装饰件。 4）伸缩缝。桥跨上部结构之间或桥跨上部结构与桥台端墙之间所设的缝隙，以保证结构在各种因素作用下的变位。为使行车顺适、不颠簸，桥面上要设置伸缩缝构造。 5）灯光照明。现代城市中，大跨桥梁通常是一个城市的标志性建筑，大多装置了灯光照明系统，构成了城市夜景的重要组成部分。,桥梁的主要尺寸和术语名称,（1）净跨径 对于梁式桥指设计洪水位线上相邻两桥墩(或桥台)顶之间的净距;对于拱桥指每孔拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离。 （2）计算跨径 对于有支座的桥梁，是指桥跨结构相邻两个支座中心间的水平距离。对于拱式桥，是相邻拱脚截面形心之间的水平距离。 （3）标准跨径 对于梁桥，是指两相邻桥墩中线之间的距离，或墩中线至桥台台背前缘之间的距离;对于拱桥，则是指净跨径。 （4）总跨径 是多孔桥梁中各孔净跨径的总和，也称桥梁孔径。 （5）桥长 一般指桥梁全长，有桥台的桥梁为两岸桥台翼墙尾端间的距离，是桥梁两端两个桥台的侧墙或耳墙后端点之间的距离；无桥台的桥梁为桥面系行车道长度。 （6）桥高 是指桥面与低水位之间的高差，或为桥面与桥下线路路面之间的距离。桥高在某种程度上反映了桥梁施工的难易性。 （7）桥下净空 是指通航水位或设计通航水位至桥跨结构最下缘之间的距离。,（8）桥梁建筑高度 是指上部结构底缘至桥面顶面的垂直距离。 （9）净矢高 是指拱桥从拱顶截面下缘至起拱线的水平线间的垂直距离。 （10 ）矢跨比 是指拱桥拱轴线（或拱肋）的计算矢高与计算跨径之比。,结构示意图,各部位名称,盖梁,墩柱,垫石（支座）,梁板,挡块,翼墙、耳墙,定义： 翼墙：指桥台前墙两端或涵洞口两侧设置 的挡土墙，涵洞的翼墙还起导流作用。 耳墙：指埋置式桥台或桩柱式桥台，与台 帽梁（盖梁）连结成一体的小型挡土墙。,翼墙,翼墙,耳墙,耳墙,锥坡、护坡,定义： 锥坡:指在桥梁或涵洞与路堤衔接处，为保持路堤稳定而在桥梁两端或洞口两端构筑的锥形填土及其表面的石砌防护体。 护坡：指桥台前面为防止土体滑落而构筑的土体及其表面的石砌防护体。,护坡,锥坡,护坡,锥坡,锥坡,桥台、桥墩及基础,定义： 桥台：是指桥梁两端与路堤衔接的支承上部结构并承受台后土压力的构造物。 桥墩：指支承桥梁上部结构而不承受土体侧压力的构造物。 桩基础:作用是将上部建筑物的荷载传递到深处承载力较大的土层上，或将软弱土层挤密以提高地基土的承载力及密实度。,桥台,桥墩钢筋绑扎完毕,桥墩浇筑混凝土,桥墩施工完毕,三、桥梁施工流程及工艺,墩身施工,施工前准备,基础施工,破桩头,伸缩缝施工,架梁或现浇梁,垫石施工,铰缝及桥面铺装施工,系梁施工,盖梁施工,桥面沥青铺筑,栏杆照明等附属设施,1、施工前准备,1、图纸审核 复核图纸有没有明显错误 计算工程量 2、现场调查 便道、便桥的规划 重难点工程现场布局 3、编制施组 编制施工组织设计 编制重难点工程作业指导书 4、施工控制点和高程点布置 控制点应在桥梁中线两侧间隔均匀分布，导线各边长大致相等，建立通视情况良好的导线控制网。放样时每点至少有两个控制点做后视，便于校核。 为保证施工期间高程点的稳定性，点位设置在受施工环境影响小，且不易遭破坏的地方。 考虑环境、季节的影响，定期对水准点进行复测。 5、工作任务分配 根据各分项工程，对分包单位、各种机械及相关技术人员合理布置工作任务，对预制场及钢筋加工场地进行合理规划，责任落实到人。,2、桩基础施工,1、钻孔桩的分类 钻孔桩按成桩工艺可分为：回旋钻孔（正循环、反循环）、冲击钻孔、旋挖钻孔、人工挖孔 钻孔桩按受力方式可分为：端承桩、摩擦桩 2、钻孔方法的选择 回旋钻孔：正循环钻机适用于黏土、粉土、砂性土等各类土层的桩基施工。反循环钻机适用于粘性土、砂性土、卵石土和风化岩层，但卵石粒径小于钻杆内径的2/3，且含量不大于20%。 冲击钻孔：冲击钻适用于卵石、坚硬漂石、岩层及各种复杂地质的桥梁桩基施工。 旋挖钻孔：旋挖钻适用于砂类土、碎（卵）石土或中等硬度以下基岩的桥墩桩基施工。 人工挖孔：适用于无水、少水，孔壁不易坍塌、孔深少于20米的柱桩桩基施工。 在钻孔方法选择上一定要根据现场实际情况合理选择适宜的钻孔方法。如：工期安排、地质条件、环境因素（水源、电力等）、业主要求等,正循环钻机,反循环钻机,旋挖钻机,冲击钻机,2019/11/13,20,3、钻孔灌注桩工艺流程,施工准备 场地整理、填筑作业平台：平整场地，清除杂物，换除软土，夯打密实，以免钻机不均匀沉陷。桥墩位于河中时，尽量采用围堰筑岛方式修筑工作平台，为水中桩创造陆地条件。 泥浆池：泥浆池容量必须保证钻孔水头高度，并能容纳灌注混凝土时的桩孔排出的泥浆量。水上平台如果受场地限制，可配泥浆船或泥浆箱。,桩位放样和护筒埋设： 项目部测量人员放好桩位中心点后，报测量监理工程师验收，合格后埋置护筒，埋设完毕，经项目部技术人员、监理复核后钻机就位，开钻。 护筒顶宜高于地面0.3m或水面1-2m，埋置深度在旱地或筑岛处宜为2-4m。护筒底和外侧用黏土回填夯实，使护筒外侧不漏泥浆。 桩位定点时，每个桩位至少4点护桩。护筒中心线与桩位中心线的允许偏差不大于20mm，护筒应垂直。桩位中心偏差不得大于5cm。,钻孔施工： 钻进施工时不产生位移或沉陷，否则应及时处理。 开孔孔位须准确；开钻时慢速钻进，钻头全部进入地层后，正常钻进。 掏取钻渣和停钻时，应及时向孔内补水，保持水头高度。 在钻孔排渣、或因故停钻时，应保持孔内水头高度及泥浆指标。因故停钻时，将钻头提出孔外，防止意外塌孔埋钻。,2019/11/13,在护筒上拉十字线，使钻机的钻头对准桩的中心线，等钻机对准后往护筒里放水，采用泥浆护壁进行钻孔。,冲击钻钻孔施工,清孔： 钻孔深度达到设计高程后，对中心位置、孔径、倾斜度、孔深、沉淀厚度进行检查，合格后方可清孔。 清孔排渣时，必须保持孔内水头高度，防止坍孔。 吊入钢筋骨架，灌注混凝土前，应再次检查孔内泥浆指标和孔底沉淀厚度，如超标应二次清孔，符合要求灌注水下混凝土。 不得用加深钻孔深度的方式代替清孔。,钢筋笼的制作、吊放： 主筋的接头应错开布置，钢筋笼长度大时，分节制作并编号，安装时应按编号顺序连接。 骨架外侧未设计保护层钢筋时，须设置控制混凝土保护层厚度的垫块，垫块的间距在竖向不应大于2m，在横向圆周不应少于4处。 钢筋笼长度大时，分节制作，在孔口完成各段焊接作业，接头经监理验收后，留影像资料后，安装到位。,2019/11/13,28,起吊,2019/11/13,29,对准孔位,焊吊筋，防止浇筑砼时钢筋笼上浮，同时，可以用于控制桩顶高程。,2019/11/13,30,2019/11/13,31,钢筋笼安放就位,灌注水下混凝土的准备工作： 混凝土输送车辆数量和运输速度满足桩孔在规定时间内灌注完毕的要求，且保证各设备有足够备份。 水下混凝土灌注用的钢导管，使用前应进行水密承压和接头抗拉试验，严禁采用压气试压。进行水密试验的水压应不小于孔内水深1.3倍的压力。,水下混凝土的配制： 混凝土拌合物应具有良好和易性，灌注时应能保持足够流动性，其坍落度当桩径D1.5m时，宜为180220mm；D1.5m时，宜为160200mm，且应充分考虑气温、运距及施工时间的影响导致的坍落度损失。,灌注水下混凝土： 水下混凝土灌注时间不得超过首批混凝土初凝时间。 首批混凝土数量必须满足导管首次埋深1m以上的要求。 首批混凝土入孔后，混凝土应连续灌注，不得中断。 在灌注过程中，应保持孔内的水头高度；导管埋深度宜在26m，并随时探测调整导管埋深。 当砼灌注至距钢筋骨架底部1m时，降低灌注速度；灌注至骨架底部4m以上时，择机宜提升导管，恢复正常灌注速度。 灌注水下砼末期，不应采取往复提升导管高度的方法灌注砼。 灌注的桩顶高程实际控制中，宜比设计高程高出0.5-1m，超灌部分在系梁或台帽施工前凿除。,2019/11/13,35,破除桩头： 凿除桩头时混凝土强度要达到设计强度，按测量提供的标高，使用空压机及风镐将桩超灌砼凿除，凿好的桩要求桩顶平整，无浮浆，桩周围泥及杂质必须凿除。并对桩身进行钻心取样，检测混凝土强度是否符合要求。,4、施工中易出现的问题及预防和处理方法 钻孔过程中常见事故的预防及处理： 塌孔 表征:孔内水位突然下降，孔口冒细密水泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷显著增加等。 原因：泥浆性能不符合要求，使孔壁未形成坚实泥皮;孔内水头高度不足，支护孔壁压力不够;松软砂层中钻进，进尺太快;提住钻头钻进，空转时间太长;清孔后泥浆比重、粘度等指标降低;起落钻头时碰撞孔壁等。 预防:保证钻孔时泥浆满足规范要求;保证钻孔时足够水头差，不同土层选用不同的转速和进尺;起落钻头对准钻孔中心; 处理:回填砂和粘土的混合物到坍孔处以上12m，静置一定时间后重钻。 钻孔偏斜和缩孔 原因:钻孔中遇较大的孤石或探头石，钻头摆动偏向一方; 有倾斜度的软硬地层交界处钻进，钻杆受力不均;钻杆刚度不够，钻杆接头不正，钻机底座不水平或不均匀沉陷等原因造成钻孔倾斜。 软土层中钻进过快，水头压力差小钻进速度过快，护壁泥浆压力不足等原因导致缩孔。 预防:安装钻机时使底座水平，并经常检查校正;倾斜的软硬地层钻进时，减压钻进；钻杆、接头逐个检查，及时调整。 处理:遇斜孔、偏孔时，在偏孔、缩孔处上下反复扫孔；严重时回填砂粘土重钻;全过程采用减压钻进方式。, 水下混凝土灌注事故的预防及处理 导管进水 原因:首批混凝土数量不足，或导管底距孔底间距过大，导致混凝土下落后不能埋住导管底口以致泥水从底口进入。 处理方法:将导管提出，将散落在孔底的混凝土拌合物用空气吸泥机清除，重新灌注。 卡管 原因:初灌时混凝土坍落度过小，流动性差、粗骨料过大、拌合物不均匀产生离析、导管接头漏水、雨中运输混凝土未遮盖使水泥浆冲走，粗骨料集中造成堵塞:机械故障和其他原因使混凝土在导管内停留时间过长，最初灌注的混凝土已初凝，堵在管内等。