资源描述
,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,L/O/G/O,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,桥墩计算,学习目标,1、认知桥墩和基础设计的基本要求；,2、掌握作用于桥墩和基础的荷载计算及其组合方法；,3、掌握实体桥墩与扩大基础的尺寸拟定、承载能力计算及 稳定性验算的方法；,4、认知桩柱式桥墩的计算要点；,5、能根据设计资料绘制桥墩与基础的结构设计图。,桥墩计算,主要内容包括：,桥墩和基础设计的基本要求；作用于桥墩与基础的荷载及其组合；实体桥墩的截面强度验算、基底应力计算及桥墩稳定性验算；桩柱式桥墩的计算要点。,一、作用及其组合,桥墩和基础的设计应符合,技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理以及有利环保的要求。除此以外，还应考虑因地制宜、就地取材、便于施工和养护等因素。,在结构设计上，在满足构造和工艺方面要求的前提下，应按照承载能力极限状态和正常使用极限状态进行。,桥墩计算,1桥墩上的作用,1）,永久,作用,(1)结构重力，包括主梁、桥面铺装、人行道、灯柱、护栏及其它附属物重力对墩帽或拱座产生的支承反力，以及桥墩自身的重力（包括基础台阶上土的重力）。,(2),上部结构混凝土收缩,及,徐变,作用。,(3),土侧压力,（,指土体自重作用下的土侧压力,）。,(4)基础变位作用，对超静定结构，基础的任何变位都将对桥墩产生附加内力，这种附加内力只与结构本身和基础变位大小有关。,(5),水的浮力,（计算时按桥规JTG D60-2004中4.2.4之规定采用）。,桥墩计算,2),可变,作用,(1),汽车荷载,，,人群荷载,。,(2),汽车冲击力,，,对钢筋混凝土柱式桥墩及其它轻型桥墩应计入冲击力,，,对于重力式实体桥墩,，,不计冲击力,。,(3),离心力,，,对弯道半径小于或等于,250m,的弯桥桥墩应计,入,离心力,。,(4),作用在上部结构和墩身上的纵横向风力,。,(5）,汽车荷载的制动力,。,(6),作用在墩身上的流水压力,。,(7),作用在墩身上的流冰压力,。,(8),温度,作用,主要指上部结构受温度变化发生伸缩而对桥墩产生的水平力,。,(9),支座摩阻力。,桥墩计算,3),偶然,作用,（1）地震作用,，地震动峰值加速度等于0.10g、0.15g、0.20g、0.30g地区的公路桥涵，应进行抗震设计；,（2）,船只或漂流物,或汽车的,撞击,作用,。,位于通航河流或有漂浮物的河流中的桥墩,，,设计时应考虑船只或漂浮物的撞击,作用。位于城市立交或高架桥的桥墩，设计时应考虑汽车的撞击作用。,（3）施工荷载,桥墩计算,2.作用效应,组合,在所有桥墩的计算,作用,中,，,不同桥梁出现的,作用,种类和大小不,同，,不同,作用,之间的组合效,应,也不,同，,选择什么样的,作用效应,组合,主要,与所计算的对象有关。桥墩计算一般需验算墩身截面强度、作用在墩身截面上的合力偏心距,，,基底应力及偏心距以及桥墩的稳定性等,。应根据可能出现的各种作用情况，进行最不利的作用效应组合。,1)梁桥,桥墩计算,作用,布置与,作用效应,组合,(1)纵,桥向,作用,布置,第一种作用布置是根据,桥墩,各截面上产生,最大竖向,反力进行,布置,。即除结构重力外，相邻两孔都布满汽车和人群荷载，车道荷载中的集中力布置在桥墩截面重心处，同时还可能作用着其它纵向作用，如制动力和支座摩阻力、纵向风力和船只撞击作用等(图a)，是用来验算顺桥向墩身强度和地基承载力。,桥墩计算,第二种作用布置是根据,桥墩各截面可能产生最大偏心距和最大弯矩,时的情况进行布置。即除结构重力外，只在一孔布置汽车和人群荷载，若为不等跨时，则在较大跨径的一孔布置汽车和人群荷载，同时还可能作用其他纵向作用，如制动力和支座摩阻力、纵向风力和船只撞击作用等（图b），是用来验算顺桥向墩身强度和偏心、基底应力和偏心以及桥墩的稳定性。,施工阶段各种可能的作用。,考虑地震的作用。,（2）纵,桥向,作用效应组合,上部结构重力,+,计算截面以上桥墩重力,+,浮力。,上部结构重力,+,计算截面以上桥墩重力,+,浮力,+,汽车荷载,+,人群荷载。,上部结构重力,+,计算截面以上桥墩重力,+,浮力,+,汽车荷载,+,人群荷载,+,纵向风力,+,支座摩阻力,（,或制动力,+,温度,作用）,其中,:,支座摩阻力与制动力或温度,作用,取小者进行组合,。,上部结构重力,+,计算截面以上桥墩重力,+,浮力,+,汽车荷载,+,人群荷载,+,船只或漂浮物撞击,作用或汽车撞击作用。,桥墩计算,桥墩计算,(3)横桥向作用布置,根据在垂直于行车方向,桥墩各截面产生最大偏心弯矩,时的情况进行布置。即除结构重力外，汽车和人群荷载在横桥向偏于一侧布置，同时还可能作用其它横向作用，如横向风力、流水或流冰压力、船只或漂浮物撞击作用或汽车撞击作用等（图c），是用来验算横桥向墩身强度和偏心距、基底应力和偏心距以及桥墩的稳定性。,（4）横桥向作用效应组合(,以双车道为例,),上部结构重力,+,计算截面以上桥墩重力,+,浮力,+,双孔双行汽车荷载,+,双孔单边人群荷载,+,横向风力,+,水压力或冰压力。,上部结构重力+计算截面以上桥墩重力+浮力+双孔单行汽车荷载+双孔单边人群荷载+横向风力+水压力或冰压力。,上部结构重力,+,计算截面以上桥墩重力,+,浮力,+,双孔双行汽车荷载,+,双孔单边人群荷载,+,船只或漂浮物撞击,作用或汽车撞击作用。,上部结构重力,+,计算截面以上桥墩重力,+,浮力,+,双孔单行汽车荷载,+,双孔单边人群荷载,+,船只或漂浮物撞击,作用或汽车撞击作用。,桥墩计算,2）,拱桥桥墩计算,作用,布置与,作用效应,组合,（1）作用布置,第一种作用布置是根据,桥墩,各截面上产生,最大竖向,反力进行,布置,。即除结构重力外，相邻两孔都布满汽车和人群荷载，车道荷载中的集中力布置在桥墩截面重心处，同时还可能作用着其它纵向作用，如制动力、温度作用、纵向风力、拱圈材料收缩作用和船只撞击或汽车撞击作用等，是用来验算顺桥向墩身强度和偏心、地基承载力和偏心。,第二种作用布置是根据,桥墩各截面可能产生最大偏心距和最大弯矩,时的情况进行布置。即除结构重力外，只在一孔布置汽车和人群荷载，若为不等跨时，则在较大跨径的一孔布置汽车和人群荷载，车道荷载中的集中力应布置在拱脚弯矩影响线竖标最大值处，同时还可能作用着其它纵向作用，如制动力、温度作用、纵向风力、拱圈材料收缩作用和船只撞击作用等，是用来验算顺桥向墩身强度和偏心、基底应力和偏心距以及桥墩稳定性。,施工阶段各种可能的荷载作用状况。,考虑地震作用的状况。,桥墩计算,桥墩计算,（2）作用效应组合,上部结构重力,+,计算截面以上桥墩重力,+,浮力,+,混凝土收缩,作用,。,上部结构重力,+,计算截面以上桥墩重力,+,浮力,+,混凝土收缩,作用+,汽车荷载,+,人群荷载。,上部结构重力,+,计算截面以上桥墩重力,+,浮力,+,混凝土收缩,作用+,汽车荷载,+,人群荷载,+,纵向风力,+,制动力,+,温度,作用,。,上部结构重力,+,计算截面以上桥墩重力,+,浮力,+,混凝土收缩,作用+,汽车荷载,+,人群荷载,+,船只或漂浮物撞击,作用或汽车撞击作用。,需要特别强调的是,以上各种作用效应组合均应满足桥规（JTG D60-2004）中所规定的承载力、容许偏心距和稳定系数的要求。,桥墩计算,二、重力式桥墩计算,对于重力式桥墩计算，就某个截面而言,这些外力都可以合成为竖直方向和水平方向的合力（用 和 表示），以及绕该截面 轴和 轴的弯矩（用 和 表示），如图所示。,桥墩计算,1.重力式桥墩计算或验算的步骤,1）根据构造要求和经验拟定各部分尺寸；,2）对结构进行分析，计算可能出现的作用，并进行最不利作用效应组合；,3）选取验算截面及验算内容；,4）计算各截面的内力。,2.,验算内容,1）,墩身,截面承载力,验算,（1）,选取验算截面,通常选取墩身的底面及墩身截面突变处。,对于采用悬臂式墩帽的墩身，除对墩帽进行验算外，还应对墩身与墩帽交界截面予以验算。当桥墩较高时，沿墩高每隔23m选取一个验算截面。,桥墩计算,（2）,验算截面的内力计算,按照各种作用效应组合,分别计算各验算截面的竖向力、水平力和弯矩，得到 、及 。,（3）,验算截面的偏心距,计,算,桥墩一般,属,偏心受压构件,，各验算截面在各种作用效应组合下，受压偏心距按下式计算：,桥墩计算,（4）,截面的,承载力验算,重力式桥墩主要采用,圬,工材料建造,，,一般,属,偏心受压构件,。根据桥规(JTG D61-2005)规定：,砌体（包括砌体与混凝土组合）受压构件,，当受压偏心距在（表2-1）限值范围内时，桥墩各控制截面的承载能力按下式计算:,混凝土受压构件,，当受压偏心距在（表2-1）限值范围内时，根据桥规JTG D61-2005）4.0.8，桥墩各控制截面的承载能力按下式计算:,桥墩计算,受压构件偏心距限值 表2-1,注：（）混凝土结构单向偏心的受拉一边或双向偏心的各受拉一边，当设,有不小于截面面积0.05%的纵向钢筋时，表内规定值可增加0.1,（）表中s值为截面或换算截面中心轴至偏心方向截面边缘的距离,桥墩计算,a.单向偏心受压,受压区高度 应按下列条件确定：,截面的受压承载力可按下列公式计算：,b.双向偏心受压,受压区高度和宽度，应按下列条件确定：,=；=,矩形截面的偏心受压承载力可按下列公式计算：,桥墩计算,混凝土构件偏心受压,a）单向偏心受压；b）双向偏心受压,1受压区重心（法向压应力作用点）；2截面重心轴,桥墩计算,砌体、混凝土的单向及双向偏心受压构件,，当轴向力的偏心距 超过(表2-1)偏心距限值时，构件承载力应按下列公式计算：,单向偏心,双向偏心,桥墩计算,抗剪强度的验算,当拱桥相邻两孔的推力不相等时,，需,要验算拱座截面的抗剪强度,，,以及在裸拱情况下卸落拱架时,，,也要进行抗剪强度验算。,根据桥规（JTG D61-2005）规定，砌体构件或混凝土构件直接受剪时，应按下列公式计算：,桥墩计算,2)地基,承,载,力和偏心距验算,地基承载能力和偏心距验算按桥规（JTG D63-2007）的有关规定计算。,（1）,地基承,载,力验算,基底,岩,土的承载力,，当不考虑嵌固作用时，可按下式验算：,当基底只承受轴心荷载时：,桥墩计算,当基底单向偏心受压，,承受竖向力 共同作用时，除满足 外，尚应符合下列条件：,当基底双向偏心受压，,承受竖向力 和绕 轴弯矩 与绕 轴弯矩 共同作用时，除满足 外，尚应符合下列条件：,桥墩计算,当设置在基岩上的桥墩,基底承受,单向偏心荷载,，其,偏心距 超出核心半径 时,，其基底的一边出现拉应力，由于不考虑基底承受拉应力，故需按,基底应力重分布,（如图）验算基底最大压应力。,基底为矩形截面的最大,压应力 计算公式如下：,基岩上矩形截面基底单向偏心受压应力重分布图,a)基础立面b)基础平面,桥墩计算,当设置在基岩上的桥墩基底承受双向偏心荷载，其偏心距 超出核心半径 时，基底最大压应力可按桥规（JTG D63-2007）附录K确定。,（2）,基底偏心距验算,为了防止基底最大压应力 与最小压应力 相差过大,导致基底产生不均匀沉陷,，,从而影响桥墩的正常使用,需控制基底合力偏心距,。,基底以上外力作用点对基底重心轴的偏心距按下式计算：,桥墩计算,基底承受单向或双向偏心受压的 值可按下式计算：,3),桥墩的稳定性验算,桥墩的稳定性,验算按桥规（JTG D63-2007）的有关规定计算。,（1）,倾覆稳定性验算,用抵抗倾覆的稳定系数 来表示桥墩抵抗倾覆的稳定程度，其计算
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