12.2橋梁墩臺的計算

1、12.2 12.2 橋梁墩臺的計算橋梁墩臺的計算 一、作用在橋梁墩臺上的荷載及組合 作 用 永久作用：恒載、土重和側(cè)向土壓力、預(yù)應(yīng)力 （組合式橋墩）、混凝土收縮及徐變的影響力、 水的浮力； 可變作用：汽車荷載、汽車沖擊力、離心力、 汽車荷載引起的土側(cè)壓力、人群荷載、縱、橫 向風力、汽車制動力、流水壓力、冰壓力、支 座摩阻力；在超靜定結(jié)構(gòu)中尚需考慮溫度變化 的影響力； 偶然作用：船只或漂流物撞擊力，地震力； 總之，在墩臺設(shè)計計算過程中，應(yīng)根據(jù)墩臺的構(gòu)造 和受力特點，考慮工作階段，給出可能同時作用荷 載的效應(yīng)組合，以確定出最不利的受力狀態(tài)。 12.2.1 重力式橋墩 1. 1. 作用組合作用組合

2、（1 1）梁橋重力式橋墩）梁橋重力式橋墩 第一種組合。在橋墩各截面上可能產(chǎn)生的最大豎 向力。用來驗算墩身強度和基底最大應(yīng)力。 第二種組合。橋墩各截面在順橋方向上可能產(chǎn)生 的最大偏心距和最大彎矩，用來驗算墩身強度、基底 應(yīng)力、偏心以及橋墩的穩(wěn)定性。 第三種組合。橋墩各截面在橫橋方向上可能產(chǎn)生最 大偏心和最大彎矩。用來驗算在橫橋方向上的墩身強度、 基底應(yīng)力、偏心以及橋墩的穩(wěn)定性。 （2 2）拱橋重力式橋墩）拱橋重力式橋墩 順橋向的作用及其效應(yīng)組合。 普通橋墩：為相鄰兩孔的永久作用，在一孔或跨徑較大 的一孔滿布可變作用的一種或幾種，并計及由此對橋墩 產(chǎn)生不平衡水平推力、豎向力和彎矩。 單向推力墩：只

3、考慮相鄰兩孔中跨徑較大一孔的永久荷 載作用力。 橫橋向的作用及其效應(yīng)組合。對于公路橋梁，橫橋方 向的受力驗算一般不控制設(shè)計。 2. 2. 重力式橋墩驗算重力式橋墩驗算 重力式橋墩的一般計算程序 （1 1）橋墩墩身強度驗算）橋墩墩身強度驗算 驗算截面的選?。?較矮的橋墩：墩身底截面和突變處截面； 較高的橋墩，沿豎向每隔2323米驗算一個截面。米驗算一個截面。 重力式 橋墩 強度 偏心矩 穩(wěn)定 圬工結(jié)構(gòu) 驗算步驟： 1）內(nèi)力計算。按照各種組合，分別計算各驗算截面的豎 向力N、水平力H和彎矩M。 2）截面強度的驗算。重力式墩臺主要采用圬工材料建造， 一般為偏心受壓構(gòu)件，截面強度的設(shè)計驗算采用分項安全

4、 系數(shù)的極限狀態(tài)法。在不利荷載組合作用下，驗算墩臺各 控制截面荷載效應(yīng)的設(shè)計值（內(nèi)力）應(yīng)小于或等于結(jié)構(gòu)抗 力效應(yīng)的設(shè)計值，以方程表示為 ()(,) j dsosldk m R SQRa 3）截面偏心距驗算。橋墩承受偏心受壓荷載時，各驗算 截面在各種組合的偏心距 應(yīng)小于表3.0.2-1的容許值。如果超過時， 可按下式確定截面尺寸 4）抗剪強度的驗算。當拱橋相鄰兩孔的推力不相等時， 常常要驗算拱座底截面的抗剪強度。 0 M e N （2）墩頂水平位移的驗算對于高度超過20m的重力式 墩臺及輕型墩臺，應(yīng)驗算頂端水平方向的彈性位移， 并使其符合規(guī)定要求。墩臺頂面水平位移的容許極限 值為 （3）基礎(chǔ)底面

5、土的承載力和偏心距的驗算見基礎(chǔ) 工程課 （4）橋墩的整體穩(wěn)定性驗算 1）傾覆穩(wěn)定性驗算。 抵抗傾覆的穩(wěn)定系數(shù)： 2）滑動穩(wěn)定性驗算。抵抗滑動的穩(wěn)定系數(shù)： 注意：在墩臺抗傾覆、抗滑移穩(wěn) 定性驗算時，應(yīng)分別按最高設(shè)計 水位和最低水位的不同浮力進行 組合。 12.2.2 12.2.2 樁柱式橋墩計算特點樁柱式橋墩計算特點 1 1蓋梁設(shè)計蓋梁設(shè)計 計算圖式： 蓋梁與樁柱實際為剛接，但可根據(jù)情況適當進 行簡化： 1）蓋梁與樁柱的線剛度比大于5時，忽略節(jié)點 不均衡彎矩的分配及傳遞，雙柱式墩按簡支梁 或雙懸臂梁計算和配筋，多根柱的蓋梁按連續(xù) 梁計算； 2）剛度比小于5或橋墩承受較大橫向力時，蓋 梁應(yīng)作為橫向

6、剛架的一部分進行計算。 設(shè)計方法： 1）當l/h5.0時，應(yīng)按一般構(gòu)件的有關(guān) 規(guī)定計算；2）當簡支梁2.0l/h5.0， 對連續(xù)梁2.5l/h5.0時，按本節(jié)規(guī)定 進行驗算和配筋； 3）對于簡支梁l/h2.0,對于連續(xù)梁 l/h2.5時，應(yīng)按深梁計算。 （1）作用效應(yīng)計算 1）永久作用。 2）可變作用。分別按其在蓋梁上可能產(chǎn)生的最 不利情況，求出支點最大反力作為蓋梁的可變 作用。車道荷載及人群荷載橫向分布計算：當 對稱布置時，按杠桿原理法計算；當非對稱布 置時，按其它方法計算。 3）施工吊裝荷載。蓋梁在施工過程中，荷載的 不對稱性很大，各截面將產(chǎn)生很大的彎矩，因 而要根據(jù)當時的架橋施工方案可能

7、出現(xiàn)的施工 荷載進行組合，對各截面的受彎、受剪進行驗 算。 （2 2）內(nèi)力計算）內(nèi)力計算 控制截面通常選在支點和跨中截面。 支點負彎矩：非對稱布置車道荷載、人群荷載，恒 載的反力； 跨中正彎矩：對稱布置車道及人群荷載，恒載的反 力。 橋墩沿縱向的水平力以及上部結(jié)構(gòu)可變作用的偏心 對蓋梁將產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，計算中應(yīng)加以考慮。 （3 3）作用效應(yīng)組合及內(nèi)力包絡(luò)圖）作用效應(yīng)組合及內(nèi)力包絡(luò)圖 （4 4）截面驗算及配筋）截面驗算及配筋 12.2.3 重力式橋臺計算 （1）梁橋重力式橋臺 1）作用布置（只考慮順橋向）。 汽車荷載（車輛荷載）可按以下三種情況布置： （1）僅布置在臺后填土的破壞棱體上； （2）僅布置

8、在橋跨結(jié)構(gòu)上； （3）在橋跨結(jié)構(gòu)上和臺后填土破壞棱體上同時布置。 說明： 1、在個別情況下，還要考慮在架梁之前，臺后已填 土完畢并在其上布置有施工荷載的情形。 2、在計算臺后的土側(cè)壓力時，一般按主動土壓力計 算，其大小與土的壓實程度有關(guān)。因此，在計算橋 臺前端的最大應(yīng)力，向橋孔一側(cè)的偏心和向橋孔方 向的傾覆與滑動時，按臺后填土尚未壓實考慮；當 計算橋臺后端的最大應(yīng)力，向路堤一側(cè)的偏心和向 路堤方向的傾覆與滑動時，則按臺后填土已經(jīng)壓實 考慮。 2）作用組合。 根據(jù)作用布置情況，重力式橋臺通常進行如下幾種組合： 1 、上部結(jié)構(gòu)重力+計算截面以上橋臺重力+浮力+土側(cè)壓力 (此組合是驗算地基永久荷載作

9、用時的合力偏心距)。 2 、上部結(jié)構(gòu)重力+計算截面以上橋臺重力+浮力+作用在橋 跨結(jié)構(gòu)上的車道荷載和人群荷載+土側(cè)壓力。 3 、上部結(jié)構(gòu)重力+計算截面以上橋臺重力+浮力+作用在橋 跨結(jié)構(gòu)上的車道荷載和人群荷載+土側(cè)壓力+制動力。 4 、上部結(jié)構(gòu)重力+計算截面以上橋臺重力+浮力+作用在橋 跨結(jié)構(gòu)上的車道荷載和人群荷載+土側(cè)壓力+支座摩阻力。 5 、上部結(jié)構(gòu)重力+計算截面以上橋臺重力+浮力+土側(cè)壓力 (包括作用在破壞棱體上的車輛荷載所引起的土側(cè)壓力)。 6 、上部結(jié)構(gòu)重力+計算截面以上橋臺重力+浮力+土側(cè)壓力 (包括作用在破壞棱體上的車輛荷載所引起的土側(cè)壓力)+支 座摩阻力。 （2）拱橋重力式橋臺 1）作用布置（只考慮順橋向）。 1 、橋上布置車道荷載及人群荷載，使拱腳水平推力HQk 達到最大值、溫度上升，制動力向路堤方向，臺后按壓 實土考慮土側(cè)壓力，使橋臺有向路堤方向偏移的趨勢； 2 、臺后破壞棱體上有車輛荷載，橋跨上無車道荷載及 人群荷載，溫度下降，臺后按未壓實土考慮土側(cè)壓力， 拱圈材料收縮作用使橋臺有向橋跨方向偏移的趨勢。 思考題 （1）梁橋橋墩有哪幾種類型，各自的適用范圍是什么？ （2）梁橋臺有哪幾種類型，各自的適用范圍是什么？ （3）拱橋橋墩有