第三講 橋梁下部結(jié)構(gòu)，涵洞, 地下工程
內(nèi)容提要
橋梁下部結(jié)構(gòu)，涵洞, 地下工程的工程構(gòu)造
重點難點
對工程分類、適用、組成、構(gòu)造要記憶，對構(gòu)造的要求、特點、應用范圍要理解。地下工程是“了解”內(nèi)容。
內(nèi)容講解
三、橋梁下部結(jié)構(gòu)
(一)橋橋墩
1．實體墩
實體橋墩是指橋墩是由一個實體結(jié)構(gòu)組成的，可分 為實體重力式橋墩和實體薄壁橋墩(墻式橋墩)。
實體橋墩是由墩帽、墩身和基礎組成的。
2．空心橋墩
空心橋墩有兩種形式，一種基本為上述的實體重力型結(jié)構(gòu)，鏤空中心部分。另一種即采取薄壁鋼筋混凝土的空格形墩身。
空心橋墩墩身立面形狀可分為直坡式、臺坡式、斜坡式?？招亩瞻幢诤穹譃楹癖谂c薄壁兩種。
空心橋墩在構(gòu)造尺寸上應符合下列規(guī)定：
(1)身最小壁厚，對于鋼筋混凝土不宜小于30cm，對于素混凝土不宜小于50cm。
(2)墩身內(nèi)應設橫隔板或縱、橫隔板。
(3)墩身周圍應設置適當?shù)耐L孔與泄水孔，孔的直徑不宜小于20cm；
例題：空心橋墩在構(gòu)造尺寸上應符合下列規(guī)定：
A、墩身最小壁厚，對于素混凝土不宜小于50cm。
B、最小壁厚，對于鋼筋混凝土不宜小于30cm，
C、墩身最小壁厚，對于鋼筋混凝土不宜小于40cm，
D、身的通風孔與泄水孔，孔的直徑不宜小于20cm；
E、身的通風孔與泄水孔，孔的直徑不宜小于15cm；
答案：ABD
3．柱式橋墩 考試用書
柱式橋墩一般由基礎之上的承臺、柱式墩身和蓋梁組成。柱式橋墩的墩身沿橋橫向常 由1-4根立柱組成。
4．柔性墩
柔性墩是橋墩輕型化的途徑之一，它是在多跨橋的兩端設置剛性較大的橋臺，中墩均為柔性墩。
典型的柔性墩為柔性排架樁墩，多用在墩臺高度5．0。7．Om，跨徑一般不宜超過13 m的中、小型橋梁上。
柔性排架樁墩分單排架和雙排架墩。單排架墩一般適用于高度不超過4．0-5．Om。樁墩高度大于5．Om時，為避免行車時可能發(fā)生的縱向晃動，宜設置雙排架墩；
5．框架墩
框架墩采用壓撓和撓曲構(gòu)件，組成平面框架代替墩身，支承上部結(jié)構(gòu)，必要時可做成雙層或更多層的框架支承上部結(jié)構(gòu)?？蚣芏帐潜瓤招亩崭M一步的輕型結(jié)構(gòu)，是以鋼筋混凝土或預應力混凝土建成受力體系。
(二)橋臺
按照橋臺的形式，可分為以下幾種：
1．重力式橋臺
重力式橋臺主要靠自重來平衡臺后的土壓力，橋臺本身多數(shù)由石砌、片石混凝土或混凝土等圬工材料建造，并用就地澆筑的方法施工。常用的類型有U形橋臺、埋置式橋臺、八字式和一字式橋臺。埋置式橋臺將臺身埋置于臺前溜坡內(nèi)，不需要另設冀墻，僅由臺帽兩端耳墻與路堤銜接。
(1)臺帽與背墻。橋臺頂帽由臺帽和背墻兩部分組成。
(2)臺身。實體式橋臺臺身前后設置斜坡呈梯形截面。臺身 頂?shù)拈L度與寬度應配合臺帽。
(3)翼墻及耳墻。了解即可。
2．輕型橋臺
輕型橋臺一般由鋼筋混凝土材料建造，其特點是用這種結(jié)構(gòu)的抗彎能力來減少圬工體積而使橋臺輕型化。常用的輕型橋臺有薄壁輕型橋臺和支撐梁輕型橋臺。
3．框架式橋臺
框架式橋臺是一種在橫橋向呈框架式結(jié)構(gòu)的樁基礎輕型橋臺，它所承受的土壓力較小，適用于地基承載力較低、臺身較高、跨徑較大的梁橋。其構(gòu)造形式有柱式、肋墻式、 半重力式和雙排架式、板凳式等。
雙(多)柱式一般用于填土高度小于5m的場合；填土高度大于5m時，可采用墻式。
4．組合式橋臺
為使橋臺輕型化，橋臺本身主要承受橋跨結(jié)構(gòu)傳來的豎向力和水平力，而臺后的土壓力由其他結(jié)構(gòu)來承受，形成組合式的橋臺。
(三)墩臺基礎
1．擴大基礎
這是橋涵墩臺常用的基礎形式。它屬于直接基礎，是將基礎底板設在直接承載地基上，來自上部結(jié)構(gòu)的荷載通過基礎底板直接傳遞給承載地基。
2．樁與管柱基礎
當?shù)鼗鶞\層地質(zhì)較差，持力土層埋藏較深，需要采用深基礎才能滿足結(jié)構(gòu)物對地基強度、變形和穩(wěn)定性要求時，可用樁基礎。
2004考題：當水文地質(zhì)條件復雜，特別是深水巖面不平且無覆蓋層時，橋梁墩臺基礎宜選用( )。
A．沉井基礎
B．樁基礎
C．管柱基礎
D．擴大基礎
3．沉井基礎
橋梁工程常用沉井作為墩臺的梁基礎。 沉井形式各異，但在構(gòu)造上均主要由井壁、刃腳、隔墻、井孔、凹槽、封底、填心和蓋板等組成。
四、涵洞
涵洞和橋的區(qū)別，按《公路工程技術標準》規(guī)定，單孔跨徑小于5m，多孔跨徑總長小于8m的統(tǒng)稱為涵洞；而圓管涵及箱涵則不論孔徑大小、孔數(shù)多少，都叫作涵洞。
(一)涵洞的分類
1． 按構(gòu)造形式不同分類
涵洞可分為圓管涵、拱涵、蓋板涵、箱涵。
(1)圓管涵。圓管涵的直徑一般為0．5-1．5m。圓管涵受力情況和適應基礎的性能較好，兩端僅需設置端墻，不需設置墩臺，故圬工數(shù)量少，造價低，但低路堤使用受到限制。
(2)蓋板涵。蓋板涵在結(jié)構(gòu)形式方面有利于在低路堤上使用，當填土較小時可做成明涵。
(3)拱涵。一般超載潛力較大，砌筑技術容易掌握，便于群眾修建，是一種普遍采用的涵洞形式。
(4)箱涵。適用于軟土地基，但因施工困難且造價較高，一般較少采用。
例題、砌筑技術容易掌握，超載潛力較大的是[ ]，
A、蓋板涵
B、拱涵
C、箱涵
D、圓管涵
答案；B
分析；一般超載潛力較大，砌筑技術容易掌握，便于群眾修建，是一種普遍采用的涵洞形式。箱涵適用于軟土地基，但因施工困難且造價較高，一般較少采用。
2．按洞頂填土情況不同分類
涵洞可分為明涵和暗涵。
(1)明涵。洞頂無填土，適用于低路堤及淺溝渠處。
(2)暗涵。洞頂有填土，且最小填土厚度應大于50cm，適用于高路堤及深溝渠處。
3．按建筑材料不同分類
涵洞可分為磚涵、石涵、混凝土涵及鋼筋混凝土涵等。
4．按水力性能不同分類
涵洞可分為無壓力式涵洞、半壓力式涵洞、壓力式涵洞。
(1)無壓力式涵洞。水流在涵洞全部長度上保持自由水面。
(2)半壓力式涵洞。涵洞進口被水淹沒，洞內(nèi)水全部或一部分為自由面。
(3)壓力式涵洞。涵洞進出口被水淹沒，涵洞全長范圍內(nèi)以全部斷面泄水。
例題、暗涵洞頂最小填土厚度應大于[ ] cm
A、50
B、80
C、100
D、120
答案；A
分析；暗涵。洞頂有填土，且最小填土厚度應大于50cm，適用于高路堤及深溝渠處。
2004考題．山區(qū)公路跨過山谷的路堤較高，泄洪涵洞埋置較深，根據(jù)泄洪流量可選用的泄洪涵洞形式有( )。
A．明涵
B．圓管涵
C．蓋板涵
D．拱涵
E．箱涵
(二)涵洞的組成
涵洞由洞身、洞口、基礎三部分和附屬工程組成。在地面以下，防止沉陷和沖刷的部分稱作基礎；建筑在基礎之上，擋住路基填土，以形成流水孔道的部分稱為洞身；設在洞身兩端，用以集散水流，保護洞身和路基使之不被水流破壞的建筑物稱為洞口，它包括端墻、翼墻、護坡等。
為防止不均勻沉陷，將涵洞全長分為若干段，每段之間以及洞身與端墻之間設置沉降縫，使各段可以獨自沉落而互不影響。
例題、涵洞由[ ]和附屬工程組成。
A、洞身
B、端墻
C、洞口
D、基礎
E、護坡
答案：A、C、D、
(三)涵洞的構(gòu)造
1．洞身。
洞身是涵洞的主要部分，它的截面形式有圓形、拱形、矩形(箱形)三大類。
為充分發(fā)揮洞身截面的泄水能力，有時在涵洞進口處采用提高節(jié). 圓形管涵不采用提高節(jié)。
(1)圓管涵。圓管涵以鋼筋混凝土及混凝土管涵最為常見。
鋼筋混凝土圓管涵靜力工作性能良好,混凝土的用量小，制造簡單，移動時也很方便。一般可分為剛性管涵和四鉸式管涵。
1)剛性管涵。剛性管涵在橫截面上構(gòu)成一個剛性環(huán)，圓環(huán)厚度隨直徑大小和填土高度而變。
2)四鉸式管涵。采用四鉸式管涵的目的是為了降低圓管的應力，以節(jié)約材料。鉸分別布置在彎矩處，即涵洞的兩側(cè)及涵洞的頂部和底部。
由于四鉸式管較剛性管應力減小很多，所以它不僅可以縮小截面尺寸，減少配筋數(shù)量，而且可以采用純混凝土來建造。
(2)拱涵。拱涵的洞身由拱圈、側(cè)墻(墻臺)和基礎組成。拱圈形狀普遍采用圓弧拱。
(3)矩形涵洞。蓋板涵是常用的矩形涵洞，由基礎側(cè)墻(涵臺)和蓋板組成。
蓋板涵的過水能力較圓管涵大，與同孔徑的拱涵相接近，施工期限較拱涵短，但鋼材用量比拱涵多，對地基承載力的要求較拱涵低。因此，在要求通過較大的排洪量，地質(zhì)條件較差，路堤高度較小的設涵處，常采用蓋板涵，且常采用明涵。
例題、圓管涵特點[ ]。
A、 圓管涵的直徑一般為0．5-1．5m
B、 低路堤使用受到限制
C、 受力情況和適應基礎的性能較好
D、 圬工數(shù)量少，造價低
E、 圓管涵兩端不需設置端墻
2．洞口建筑
涵洞洞口建筑在洞身兩端，連接洞身與路基邊坡。
(1)涵洞與路線正交的洞口建筑。涵洞與路線正交時，常用的
內(nèi)容提要
橋梁下部結(jié)構(gòu)，涵洞, 地下工程的工程構(gòu)造
重點難點
對工程分類、適用、組成、構(gòu)造要記憶，對構(gòu)造的要求、特點、應用范圍要理解。地下工程是“了解”內(nèi)容。
內(nèi)容講解
三、橋梁下部結(jié)構(gòu)
(一)橋橋墩
1．實體墩
實體橋墩是指橋墩是由一個實體結(jié)構(gòu)組成的，可分 為實體重力式橋墩和實體薄壁橋墩(墻式橋墩)。
實體橋墩是由墩帽、墩身和基礎組成的。
2．空心橋墩
空心橋墩有兩種形式，一種基本為上述的實體重力型結(jié)構(gòu)，鏤空中心部分。另一種即采取薄壁鋼筋混凝土的空格形墩身。
空心橋墩墩身立面形狀可分為直坡式、臺坡式、斜坡式?？招亩瞻幢诤穹譃楹癖谂c薄壁兩種。
空心橋墩在構(gòu)造尺寸上應符合下列規(guī)定：
(1)身最小壁厚，對于鋼筋混凝土不宜小于30cm，對于素混凝土不宜小于50cm。
(2)墩身內(nèi)應設橫隔板或縱、橫隔板。
(3)墩身周圍應設置適當?shù)耐L孔與泄水孔，孔的直徑不宜小于20cm；
例題：空心橋墩在構(gòu)造尺寸上應符合下列規(guī)定：
A、墩身最小壁厚，對于素混凝土不宜小于50cm。
B、最小壁厚，對于鋼筋混凝土不宜小于30cm，
C、墩身最小壁厚，對于鋼筋混凝土不宜小于40cm，
D、身的通風孔與泄水孔，孔的直徑不宜小于20cm；
E、身的通風孔與泄水孔，孔的直徑不宜小于15cm；
答案：ABD
3．柱式橋墩 考試用書
柱式橋墩一般由基礎之上的承臺、柱式墩身和蓋梁組成。柱式橋墩的墩身沿橋橫向常 由1-4根立柱組成。
4．柔性墩
柔性墩是橋墩輕型化的途徑之一，它是在多跨橋的兩端設置剛性較大的橋臺，中墩均為柔性墩。
典型的柔性墩為柔性排架樁墩，多用在墩臺高度5．0。7．Om，跨徑一般不宜超過13 m的中、小型橋梁上。
柔性排架樁墩分單排架和雙排架墩。單排架墩一般適用于高度不超過4．0-5．Om。樁墩高度大于5．Om時，為避免行車時可能發(fā)生的縱向晃動，宜設置雙排架墩；
5．框架墩
框架墩采用壓撓和撓曲構(gòu)件，組成平面框架代替墩身，支承上部結(jié)構(gòu)，必要時可做成雙層或更多層的框架支承上部結(jié)構(gòu)?？蚣芏帐潜瓤招亩崭M一步的輕型結(jié)構(gòu)，是以鋼筋混凝土或預應力混凝土建成受力體系。
(二)橋臺
按照橋臺的形式，可分為以下幾種：
1．重力式橋臺
重力式橋臺主要靠自重來平衡臺后的土壓力，橋臺本身多數(shù)由石砌、片石混凝土或混凝土等圬工材料建造，并用就地澆筑的方法施工。常用的類型有U形橋臺、埋置式橋臺、八字式和一字式橋臺。埋置式橋臺將臺身埋置于臺前溜坡內(nèi)，不需要另設冀墻，僅由臺帽兩端耳墻與路堤銜接。
(1)臺帽與背墻。橋臺頂帽由臺帽和背墻兩部分組成。
(2)臺身。實體式橋臺臺身前后設置斜坡呈梯形截面。臺身 頂?shù)拈L度與寬度應配合臺帽。
(3)翼墻及耳墻。了解即可。
2．輕型橋臺
輕型橋臺一般由鋼筋混凝土材料建造，其特點是用這種結(jié)構(gòu)的抗彎能力來減少圬工體積而使橋臺輕型化。常用的輕型橋臺有薄壁輕型橋臺和支撐梁輕型橋臺。
3．框架式橋臺
框架式橋臺是一種在橫橋向呈框架式結(jié)構(gòu)的樁基礎輕型橋臺，它所承受的土壓力較小，適用于地基承載力較低、臺身較高、跨徑較大的梁橋。其構(gòu)造形式有柱式、肋墻式、 半重力式和雙排架式、板凳式等。
雙(多)柱式一般用于填土高度小于5m的場合；填土高度大于5m時，可采用墻式。
4．組合式橋臺
為使橋臺輕型化，橋臺本身主要承受橋跨結(jié)構(gòu)傳來的豎向力和水平力，而臺后的土壓力由其他結(jié)構(gòu)來承受，形成組合式的橋臺。
(三)墩臺基礎
1．擴大基礎
這是橋涵墩臺常用的基礎形式。它屬于直接基礎，是將基礎底板設在直接承載地基上，來自上部結(jié)構(gòu)的荷載通過基礎底板直接傳遞給承載地基。
2．樁與管柱基礎
當?shù)鼗鶞\層地質(zhì)較差，持力土層埋藏較深，需要采用深基礎才能滿足結(jié)構(gòu)物對地基強度、變形和穩(wěn)定性要求時，可用樁基礎。
2004考題：當水文地質(zhì)條件復雜，特別是深水巖面不平且無覆蓋層時，橋梁墩臺基礎宜選用( )。
A．沉井基礎
B．樁基礎
C．管柱基礎
D．擴大基礎
3．沉井基礎
橋梁工程常用沉井作為墩臺的梁基礎。 沉井形式各異，但在構(gòu)造上均主要由井壁、刃腳、隔墻、井孔、凹槽、封底、填心和蓋板等組成。
四、涵洞
涵洞和橋的區(qū)別，按《公路工程技術標準》規(guī)定，單孔跨徑小于5m，多孔跨徑總長小于8m的統(tǒng)稱為涵洞；而圓管涵及箱涵則不論孔徑大小、孔數(shù)多少，都叫作涵洞。
(一)涵洞的分類
1． 按構(gòu)造形式不同分類
涵洞可分為圓管涵、拱涵、蓋板涵、箱涵。
(1)圓管涵。圓管涵的直徑一般為0．5-1．5m。圓管涵受力情況和適應基礎的性能較好，兩端僅需設置端墻，不需設置墩臺，故圬工數(shù)量少，造價低，但低路堤使用受到限制。
(2)蓋板涵。蓋板涵在結(jié)構(gòu)形式方面有利于在低路堤上使用，當填土較小時可做成明涵。
(3)拱涵。一般超載潛力較大，砌筑技術容易掌握，便于群眾修建，是一種普遍采用的涵洞形式。
(4)箱涵。適用于軟土地基，但因施工困難且造價較高，一般較少采用。
例題、砌筑技術容易掌握，超載潛力較大的是[ ]，
A、蓋板涵
B、拱涵
C、箱涵
D、圓管涵
答案；B
分析；一般超載潛力較大，砌筑技術容易掌握，便于群眾修建，是一種普遍采用的涵洞形式。箱涵適用于軟土地基，但因施工困難且造價較高，一般較少采用。
2．按洞頂填土情況不同分類
涵洞可分為明涵和暗涵。
(1)明涵。洞頂無填土，適用于低路堤及淺溝渠處。
(2)暗涵。洞頂有填土，且最小填土厚度應大于50cm，適用于高路堤及深溝渠處。
3．按建筑材料不同分類
涵洞可分為磚涵、石涵、混凝土涵及鋼筋混凝土涵等。
4．按水力性能不同分類
涵洞可分為無壓力式涵洞、半壓力式涵洞、壓力式涵洞。
(1)無壓力式涵洞。水流在涵洞全部長度上保持自由水面。
(2)半壓力式涵洞。涵洞進口被水淹沒，洞內(nèi)水全部或一部分為自由面。
(3)壓力式涵洞。涵洞進出口被水淹沒，涵洞全長范圍內(nèi)以全部斷面泄水。
例題、暗涵洞頂最小填土厚度應大于[ ] cm
A、50
B、80
C、100
D、120
答案；A
分析；暗涵。洞頂有填土，且最小填土厚度應大于50cm，適用于高路堤及深溝渠處。
2004考題．山區(qū)公路跨過山谷的路堤較高，泄洪涵洞埋置較深，根據(jù)泄洪流量可選用的泄洪涵洞形式有( )。
A．明涵
B．圓管涵
C．蓋板涵
D．拱涵
E．箱涵
(二)涵洞的組成
涵洞由洞身、洞口、基礎三部分和附屬工程組成。在地面以下，防止沉陷和沖刷的部分稱作基礎；建筑在基礎之上，擋住路基填土，以形成流水孔道的部分稱為洞身；設在洞身兩端，用以集散水流，保護洞身和路基使之不被水流破壞的建筑物稱為洞口，它包括端墻、翼墻、護坡等。
為防止不均勻沉陷，將涵洞全長分為若干段，每段之間以及洞身與端墻之間設置沉降縫，使各段可以獨自沉落而互不影響。
例題、涵洞由[ ]和附屬工程組成。
A、洞身
B、端墻
C、洞口
D、基礎
E、護坡
答案：A、C、D、
(三)涵洞的構(gòu)造
1．洞身。
洞身是涵洞的主要部分，它的截面形式有圓形、拱形、矩形(箱形)三大類。
為充分發(fā)揮洞身截面的泄水能力，有時在涵洞進口處采用提高節(jié). 圓形管涵不采用提高節(jié)。
(1)圓管涵。圓管涵以鋼筋混凝土及混凝土管涵最為常見。
鋼筋混凝土圓管涵靜力工作性能良好,混凝土的用量小，制造簡單，移動時也很方便。一般可分為剛性管涵和四鉸式管涵。
1)剛性管涵。剛性管涵在橫截面上構(gòu)成一個剛性環(huán)，圓環(huán)厚度隨直徑大小和填土高度而變。
2)四鉸式管涵。采用四鉸式管涵的目的是為了降低圓管的應力，以節(jié)約材料。鉸分別布置在彎矩處，即涵洞的兩側(cè)及涵洞的頂部和底部。
由于四鉸式管較剛性管應力減小很多，所以它不僅可以縮小截面尺寸，減少配筋數(shù)量，而且可以采用純混凝土來建造。
(2)拱涵。拱涵的洞身由拱圈、側(cè)墻(墻臺)和基礎組成。拱圈形狀普遍采用圓弧拱。
(3)矩形涵洞。蓋板涵是常用的矩形涵洞，由基礎側(cè)墻(涵臺)和蓋板組成。
蓋板涵的過水能力較圓管涵大，與同孔徑的拱涵相接近，施工期限較拱涵短，但鋼材用量比拱涵多，對地基承載力的要求較拱涵低。因此，在要求通過較大的排洪量，地質(zhì)條件較差，路堤高度較小的設涵處，常采用蓋板涵，且常采用明涵。
例題、圓管涵特點[ ]。
A、 圓管涵的直徑一般為0．5-1．5m
B、 低路堤使用受到限制
C、 受力情況和適應基礎的性能較好
D、 圬工數(shù)量少，造價低
E、 圓管涵兩端不需設置端墻
2．洞口建筑
涵洞洞口建筑在洞身兩端，連接洞身與路基邊坡。
(1)涵洞與路線正交的洞口建筑。涵洞與路線正交時，常用的