橋梁工程課件第五篇第二章橋梁墩臺計(jì)算

1、第五篇第五篇 橋梁墩臺橋梁墩臺 第二章橋梁墩臺計(jì)算第二章橋梁墩臺計(jì)算1 第二章第二章 橋梁墩臺計(jì)算橋梁墩臺計(jì)算 第一節(jié)第一節(jié) 作用及其效應(yīng)組合作用及其效應(yīng)組合 第二節(jié)第二節(jié) 重力式橋墩計(jì)算與驗(yàn)算重力式橋墩計(jì)算與驗(yàn)算 第三節(jié)第三節(jié) 樁柱式橋墩計(jì)算樁柱式橋墩計(jì)算 第四節(jié)第四節(jié) 柔性排架墩計(jì)算柔性排架墩計(jì)算 第五節(jié)第五節(jié) 橋臺計(jì)算橋臺計(jì)算 第五篇第五篇 橋梁墩臺橋梁墩臺 第二章橋梁墩臺計(jì)算第二章橋梁墩臺計(jì)算2 第一節(jié)第一節(jié) 作用及其效應(yīng)組合作用及其效應(yīng)組合 一、橋墩計(jì)算中的作用一、橋墩計(jì)算中的作用 恒載、土重、預(yù)應(yīng)力（組合式橋墩）、混凝土收縮及徐變恒載、土重、預(yù)應(yīng)力（組合式橋墩）、混凝土收縮及徐變

2、的影響力、基礎(chǔ)變位影響力、水的浮力；的影響力、基礎(chǔ)變位影響力、水的浮力； 1.1.永久作用：永久作用： 汽車荷載、汽車沖擊力、離心力、人群荷載；風(fēng)力、汽汽車荷載、汽車沖擊力、離心力、人群荷載；風(fēng)力、汽 車制動力、流水壓力、冰壓力、支座摩阻力；在超靜定車制動力、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；結(jié)構(gòu)中尚需考慮溫度變化的影響力； 3.3.偶然作用：偶然作用： 總之，在墩臺設(shè)計(jì)計(jì)算過程中，應(yīng)根據(jù)墩臺的受力與工作階段，總之，在墩臺設(shè)計(jì)計(jì)算過程中，應(yīng)根據(jù)墩臺的受力與工作階段， 給出可能同時作用荷載的組合，以確定出最不利的受力狀態(tài)。給出可能同時作用荷載的組合，以確定出

3、最不利的受力狀態(tài)。 2.2.可變作用可變作用: : 地震作用、船只或漂流物撞擊力地震作用、船只或漂流物撞擊力 第五篇第五篇 橋梁墩臺橋梁墩臺 第二章橋梁墩臺計(jì)算第二章橋梁墩臺計(jì)算3 在所有荷載中，車輛荷載的變動對荷載組合起著支配作用。在所有荷載中，車輛荷載的變動對荷載組合起著支配作用。 驗(yàn)算墩身強(qiáng)度驗(yàn)算墩身強(qiáng)度 墩身截面的合力偏心距墩身截面的合力偏心距 橋墩的穩(wěn)定性橋墩的穩(wěn)定性 因此，需根據(jù)不同的驗(yàn)算內(nèi)容選擇各種可能的最不利荷載組合因此，需根據(jù)不同的驗(yàn)算內(nèi)容選擇各種可能的最不利荷載組合。 橋墩橋墩 （二）作用效應(yīng)組合（二）作用效應(yīng)組合 橋梁墩臺計(jì)算時，預(yù)先很難確定那一種荷載組合最不利。通常需要

4、橋梁墩臺計(jì)算時，預(yù)先很難確定那一種荷載組合最不利。通常需要 對各種可能的荷載進(jìn)行組合計(jì)算，滿足各種不同的要求。在墩臺的計(jì)算對各種可能的荷載進(jìn)行組合計(jì)算，滿足各種不同的要求。在墩臺的計(jì)算 中，尚需考慮按順橋向中，尚需考慮按順橋向( (與行車的方向平行與行車的方向平行) )和橫橋向分別進(jìn)行，故在荷和橫橋向分別進(jìn)行，故在荷 載組合時也需按縱向及橫向分別計(jì)算。載組合時也需按縱向及橫向分別計(jì)算。 第五篇第五篇 橋梁墩臺橋梁墩臺 第二章橋梁墩臺計(jì)算第二章橋梁墩臺計(jì)算4 1第一種組合：按橋墩各截面上可能產(chǎn)生的最大豎向力的情況進(jìn)行組合。第一種組合：按橋墩各截面上可能產(chǎn)生的最大豎向力的情況進(jìn)行組合。 用來驗(yàn)算順

5、橋向墩身強(qiáng)度和偏心、地基承載能力和偏心。用來驗(yàn)算順橋向墩身強(qiáng)度和偏心、地基承載能力和偏心。 2第二種組合：按橋墩各截面在順橋向可能產(chǎn)生的最大偏心和最大彎矩的第二種組合：按橋墩各截面在順橋向可能產(chǎn)生的最大偏心和最大彎矩的 情況進(jìn)行組合。用來驗(yàn)算順橋向墩身強(qiáng)度和偏心、地基承載能力和偏心以情況進(jìn)行組合。用來驗(yàn)算順橋向墩身強(qiáng)度和偏心、地基承載能力和偏心以 及橋墩的穩(wěn)定性。及橋墩的穩(wěn)定性。 第五篇第五篇 橋梁墩臺橋梁墩臺 第二章橋梁墩臺計(jì)算第二章橋梁墩臺計(jì)算5 3第三種組合：按橋墩各截面在橫橋向可能產(chǎn)生的最大偏心和最大彎矩的第三種組合：按橋墩各截面在橫橋向可能產(chǎn)生的最大偏心和最大彎矩的 情況進(jìn)行組合。用

6、來驗(yàn)算橫橋向墩身強(qiáng)度和偏心、地基承載能力和偏心以情況進(jìn)行組合。用來驗(yàn)算橫橋向墩身強(qiáng)度和偏心、地基承載能力和偏心以 及橋墩的穩(wěn)定性。及橋墩的穩(wěn)定性。 第五篇第五篇 橋梁墩臺橋梁墩臺 第二章橋梁墩臺計(jì)算第二章橋梁墩臺計(jì)算6 2. 拱橋重力式橋墩拱橋重力式橋墩 （1）順橋方向的作用及其組合）順橋方向的作用及其組合 對于普通橋墩應(yīng)為相鄰兩孔的永久作用，在一孔或跨徑較大的一孔滿對于普通橋墩應(yīng)為相鄰兩孔的永久作用，在一孔或跨徑較大的一孔滿 布汽車車道荷載和人群荷載，其它可變作用中的汽車制動力、縱向風(fēng)力、布汽車車道荷載和人群荷載，其它可變作用中的汽車制動力、縱向風(fēng)力、 溫度影響力等并由此對橋墩產(chǎn)生不平衡水平

7、推力、豎向力和彎矩。溫度影響力等并由此對橋墩產(chǎn)生不平衡水平推力、豎向力和彎矩。 對于單向推力墩則只考慮相鄰兩孔中跨徑較大一孔的永久作用力效應(yīng)。對于單向推力墩則只考慮相鄰兩孔中跨徑較大一孔的永久作用力效應(yīng)。 第五篇第五篇 橋梁墩臺橋梁墩臺 第二章橋梁墩臺計(jì)算第二章橋梁墩臺計(jì)算7 （2）橫橋向的作用及其組合）橫橋向的作用及其組合 在橫橋方向作用于橋墩上的外力有風(fēng)力、流水壓力、冰在橫橋方向作用于橋墩上的外力有風(fēng)力、流水壓力、冰 壓力、船只或漂浮物撞擊力、地震力等。但是對于公路橋梁，壓力、船只或漂浮物撞擊力、地震力等。但是對于公路橋梁， 橫橋方向的受力驗(yàn)算一般不控制設(shè)計(jì)。橫橋方向的受力驗(yàn)算一般不控制設(shè)

8、計(jì)。 第五篇第五篇 橋梁墩臺橋梁墩臺 第二章橋梁墩臺計(jì)算第二章橋梁墩臺計(jì)算8 2. 驗(yàn)算截面的內(nèi)力計(jì)算驗(yàn)算截面的內(nèi)力計(jì)算 NN slsoj N M e0 3. 承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算 m j aj ARN/ 2 )( )(1 w o m o r e y e 1. 驗(yàn)算截面的選取驗(yàn)算截面的選取 墩身的基礎(chǔ)頂面墩身的基礎(chǔ)頂面 墩身截面突變處墩身截面突變處 與墩臺帽交界的墩身截面與墩臺帽交界的墩身截面 高墩（每高墩（每23m取一截面）取一截面） 按照各種組合，分別計(jì)算各驗(yàn)算截面的豎向力 、水平力 和彎 矩 ，得到并按下式計(jì)算各種組合的豎向力設(shè)計(jì)值及相應(yīng)偏心矩: N M H 第二節(jié)第

9、二節(jié) 重力式橋墩計(jì)算與驗(yàn)算重力式橋墩計(jì)算與驗(yàn)算 一、截面承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算一、截面承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算 第二節(jié)第二節(jié) 重力式橋墩計(jì)算與驗(yàn)算重力式橋墩計(jì)算與驗(yàn)算 第五篇第五篇 橋梁墩臺橋梁墩臺 第二章橋梁墩臺計(jì)算第二章橋梁墩臺計(jì)算9 4.4.截面偏心距驗(yàn)算截面偏心距驗(yàn)算 橋墩承受偏心受壓荷載時，各驗(yàn)算截面在各種組合的偏心距應(yīng)小于的容許值。如果超過時，可按下式確定截面 尺寸： m o j w j W Ae AR N ) 1( 1 第五篇第五篇 橋梁墩臺橋梁墩臺 第二章橋梁墩臺計(jì)算第二章橋梁墩臺計(jì)算10 1、抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算、抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算 0 0 0 )()( K e x hTeP Px M

10、M K iiii i 傾 穩(wěn) 2、抗滑動穩(wěn)定性驗(yàn)算、抗滑動穩(wěn)定性驗(yàn)算 c i i c K T Pf K 基礎(chǔ)底面與地基土之間的摩擦基礎(chǔ)底面與地基土之間的摩擦 系數(shù)，其值為系數(shù)，其值為0.250.250.70.7，可根據(jù)土，可根據(jù)土 質(zhì)情況參照質(zhì)情況參照采用；采用； f 在橋墩抗傾覆、抗滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算時，在橋墩抗傾覆、抗滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算時， 應(yīng)分別按常水位和設(shè)計(jì)洪水位兩種情況考應(yīng)分別按常水位和設(shè)計(jì)洪水位兩種情況考 慮水的浮力。慮水的浮力。 二、橋墩穩(wěn)定性驗(yàn)算二、橋墩穩(wěn)定性驗(yàn)算 第五篇第五篇 橋梁墩臺橋梁墩臺 第二章橋梁墩臺計(jì)算第二章橋梁墩臺計(jì)算11 第五篇第五篇 橋梁墩臺橋梁墩臺 第二章橋梁墩臺計(jì)

11、算第二章橋梁墩臺計(jì)算12 第五篇第五篇 橋梁墩臺橋梁墩臺 第二章橋梁墩臺計(jì)算第二章橋梁墩臺計(jì)算13 三、相鄰墩臺均勻沉降差三、相鄰墩臺均勻沉降差 當(dāng)墩臺建筑在地質(zhì)情況復(fù)雜、土質(zhì)不均勻及承載力較差的地基當(dāng)墩臺建筑在地質(zhì)情況復(fù)雜、土質(zhì)不均勻及承載力較差的地基 上，以及相鄰跨徑差別懸殊而需計(jì)算沉降差或跨線橋凈高需預(yù)先考上，以及相鄰跨徑差別懸殊而需計(jì)算沉降差或跨線橋凈高需預(yù)先考 慮沉降量時，均應(yīng)計(jì)算其沉降。慮沉降量時，均應(yīng)計(jì)算其沉降。 在多層土上的墩臺基礎(chǔ)，其最終沉降量可用分層總和法計(jì)算。在多層土上的墩臺基礎(chǔ)，其最終沉降量可用分層總和法計(jì)算。 橋規(guī)橋規(guī)規(guī)定相鄰墩臺均勻沉降差，不應(yīng)使橋面形成大于規(guī)定相鄰

12、墩臺均勻沉降差，不應(yīng)使橋面形成大于2%0的的 縱坡。對于超靜定結(jié)構(gòu)，橋梁墩臺間的均勻沉降差除應(yīng)滿足橋面縱縱坡。對于超靜定結(jié)構(gòu)，橋梁墩臺間的均勻沉降差除應(yīng)滿足橋面縱 坡要求，還應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)的受力要求。坡要求，還應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)的受力要求。 第五篇第五篇 橋梁墩臺橋梁墩臺 第二章橋梁墩臺計(jì)算第二章橋梁墩臺計(jì)算14 四、基礎(chǔ)底面土的承載力和偏心距驗(yàn)算四、基礎(chǔ)底面土的承載力和偏心距驗(yàn)算 1.1.基底土的承載力驗(yàn)算基底土的承載力驗(yàn)算 0 e k W M A N max 0 e k ac N x 2 max k bc N y 2 max 順 橋 向 橫 橋 向 其中: 地基容許承載力提高系數(shù) k 32 22110

13、 hkbk mbmb mbmb 1010 22 取， 取， A W 第五篇第五篇 橋梁墩臺橋梁墩臺 第二章橋梁墩臺計(jì)算第二章橋梁墩臺計(jì)算15 2.2.基底偏心距驗(yàn)算基底偏心距驗(yàn)算 為了使恒載基底應(yīng)力分布比較均勻，防止基底最大壓應(yīng)力與最小壓應(yīng)為了使恒載基底應(yīng)力分布比較均勻，防止基底最大壓應(yīng)力與最小壓應(yīng) 力相差過大，導(dǎo)致基底產(chǎn)生不均勻沉陷和影響橋墩的正常使用，故在設(shè)計(jì)力相差過大，導(dǎo)致基底產(chǎn)生不均勻沉陷和影響橋墩的正常使用，故在設(shè)計(jì) 時，應(yīng)對基底合力偏心距加以限制，在基礎(chǔ)縱向和橫向，其計(jì)算的荷載偏時，應(yīng)對基底合力偏心距加以限制，在基礎(chǔ)縱向和橫向，其計(jì)算的荷載偏 心距應(yīng)滿足表心距應(yīng)滿足表5-2-3的要

14、求。的要求。 N M e 0 第五篇第五篇 橋梁墩臺橋梁墩臺 第二章橋梁墩臺計(jì)算第二章橋梁墩臺計(jì)算16 恒載、土重和臺后側(cè)向土壓力臺后側(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； 永久作用：永久作用： 汽車荷載、汽車沖擊力、離心力、汽車荷載引起的側(cè)向汽車荷載引起的側(cè)向 土壓力土壓力、人群荷載；汽車制動力、不考慮風(fēng)力、流水壓不考慮風(fēng)力、流水壓 力、冰壓力、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：偶然作用：地震力（不考慮船只或漂流物撞擊力） 可變作用：可變作用： 第五節(jié) 橋臺計(jì)算 一、重力式橋臺的計(jì)算 1. 作用在橋臺上的荷載 橋臺的計(jì)算荷載與橋墩計(jì)算中荷載基本相同，包括： 第五篇第五篇 橋梁墩臺橋梁墩臺 第二章橋梁墩臺計(jì)算第