桥墩和桥台设计.ppt

第七章 桥梁支座、墩台与基础;上次课内容复习;五、墩台的设计与计算;五、墩台的设计与计算;五、墩台的设计与计算;五、墩台的设计与计算;五、墩台的设计与计算;五、墩台的设计与计算;五、墩台的设计与计算;为此，可拟订如下几种可能的荷载组合：①按在桥墩各截面上可能产生的最大竖向力的情况进行组合。它用来验算墩身强度、基底最大应力和稳定性。因此，应在相邻两跨满布活载的一种或几种，以使墩身或基底产生最大压应力。活载布置分别见图7.35(a)（铁路桥，称双孔重载）和图7.36(a)（公路桥）。;②按桥墩各截面在顺桥向可能产生的最大偏心和最大弯矩的情况进行组合。它是用来验算墩身强度，基底应力、偏心及桥墩的稳定性。因此，应在跨径较大的一孔上布置活载的一种或几种，以及可能产生的制动力、纵向风力、支座摩阻力等。活载布置见图7.35(b)、(c)（铁路桥，分别称单孔轻载、单孔重载）和图7.36(b)（公路桥）。;第七章 桥梁支座、墩台与基础;③按桥墩各截面在横桥向可能产生最大偏心和最大弯矩的情况进行组合。它是用来验算横桥向的墩身强度、基底应力、偏心及桥墩的稳定性。因此，对于铁路桥墩，应在相邻两跨布置空车以产生横向摇摆力，而竖向力又不大，称为双孔轻载（也称双孔空车）；对于公路桥墩应注意将活载偏于桥面的一侧布置，此外还应考虑其他荷载如横向风力、流水压力等，如图7.36(c)所示。;桥台的荷载组合也和桥墩一样，依据不同的验算项目进行各种可能的荷载组合。由于活载既可布置在桥跨结构上，也可布置在台后，在确定荷载最不利组合时，通常按台后布置活载而桥上无活载（最大水平力和最大后端弯矩组合），桥上满布活载（最大前端弯矩），桥上、台后同时布置活载（最大竖向力组合）等几种不利情况，分别进行组合与验算，见图7.37。;墩台的验算内容 桥梁墩台的设计过程是，首先选定墩台形式及拟订各部分尺寸；然后确定各项外力并进行最不利荷载组合，选取验算截面和验算内容；计算各截面的内力，进行配筋和验算。 墩台验算的目的在于确定经济合理的尺寸，并保证其在施工和使用阶段的安全。;就重力式墩台来说，应满足两方面的要求： 一是墩台本身有足够的强度和稳定性，并且不出现过大的开裂，为此，应进行强度验算、稳定性验算及偏心验算。 二是桥墩或桥台作为一个整体，不致发生不容许的变位，为此，就扩大基础（见本章第三节）而言，应进行基底应力验算、整体稳定性验算（包括倾覆稳定性和滑动稳定性）。第二个方面的验算属于墩台的基础部分。;对于较高的桥墩，需验算墩顶弹性水平位移； 对超静定桥梁结构，应验算基底沉降量； 对钢筋混凝土墩台，要进行配筋设计和验算。 以下简要介绍重力式墩台的验算内容，凡验算式中的荷载值（竖向力、弯矩）均指最不利荷载组合值。;砌体结构的设计理论主要有容许应力法和极限状态法。 目前铁路桥规采用容许应力法，公路桥规采用极限状态法。 容许应力法的验算式表现为应力的形式，极限状态法的验算式表现为荷载效应的形式。 墩台身一般按偏心受压构件验算。现仅简介铁路桥规（《铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范》）的验算方法，公路桥规的验算方法，见《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61-2005）。;(1)截面强度验算 验算截面通常选在墩台身的底面与截面突变处。当桥墩较高时，由于最不利截面不一定在墩底，需沿墩身每隔2~3m选取一个验算截面。容许应力法验算式为 如果由上式算得的σmin为负值，则说明截面的一部分已处于受拉状态，应视其退出工作。此时需按照只有部分截面承受压力的原则，重新确定受压区范围，以求最大压应力，也即进行应力重分布计算。;应力重分布计算根据三项基本条件进行，即平截面假定（截面应变按线性分布）、弹性体假定（应力、应变关系符合胡克定律，但受拉区不参加工作）、力的平衡条件。对于单向偏心受压的矩形截面，重分布以后的最大压应力如图7.38所示。; 称为应力重分布系数它与外力的偏心率 有关。;对于其他形状的截面，特别是各种截面在双向偏心（斜偏心）下受压的情况，验算较为繁杂但计算原理相同，通常可查用已有计算图表，或利用相应的计算机程序计算。;(2)截面合力偏心距验算 为防止圬工结构裂缝开展过大而影响耐久性，并保证结构有足够的稳定性，应进行本项验算。容许应力法验算式为;《桥规》规定了在不同荷载组合作用下，墩身检算截面的容许偏心值： 永久荷载＋基本可变荷载：[e]=0.5S 永久荷载＋基本可变荷载＋其他可变荷载： 圆形截面：[e]=0.5S 其他形状：[e]=0.6S 永久荷载＋其他可变荷载（施工荷载）：[e]=0.7S;第七章 桥梁支座、墩台与基础;第七章 桥梁支座、墩台与基础;(3)纵向挠曲稳定性 挠曲稳定性也叫做墩身整体稳定性—按压杆的屈曲稳定性验算。验算式为;(4)墩台顶弹