5-02 桥梁墩台的计算.ppt

桥梁工程(Bridge Engineering) 授课人：王智超 土木工程与力学学院 桥梁工程 2008-5-31 第五篇 桥梁墩台 第二章 桥梁墩台的计算 2-1 作用及作用效应组合 2-2 重力式桥墩计算 2-3 其他桥墩计算 2-5 桥台计算 ---------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------- 第一节 作用及作用效应组合 一、桥梁墩台上的作用 作用 恒载、土重和侧向土压力、预应力（组合式桥墩）、混凝土收缩及徐变的影响力、水的浮力； 永久作用： 汽车荷载、汽车冲击力、离心力、汽车荷载引起的侧向土压力、人群荷载、挂车或履带车荷载及其引起的土侧压力； 基本可变作用： 其它可变荷载有风力、汽车制动力、流水压力、冰压力、支座摩阻力；在超静定结构中尚需考虑温度变化的影响力； 其它可变作用： 偶然作用： 船只或漂流物撞击力，施工荷载和地震力； 总之，在墩台设计计算过程中，应根据墩台的受力与工作阶段，给出可能同时作用荷载的组合，以确定出最不利的受力状态。 二、作用效应组合 1. 桥墩计算中的作用效应组合 1) 梁桥重力式桥墩 第一种组合。在桥墩各截面上可能产生的最大竖向力。用来验算墩身强度和基底最大应力。 第二种组合。桥墩各截面在顺桥方向上可能产生的最大偏心距和最大弯矩，用来验算墩身强度、基底应力、偏心以及桥墩的稳定性。 第三种组合。桥墩各截面在横桥方向上可能产生最大偏心和最大弯矩。用来验算在横桥方向上的墩身强度、基底应力、偏心以及桥墩的稳定性。 纵桥向布载及作用效应组合: 最大竖向力布载方式 纵桥向最大弯矩布载方式 这种布载方式用于验算墩身截面承载力和基底最大应力，应采用承载能力极限状态下的基本组合。 这种布载方式主要用于桥墩纵桥向的稳定性、基底应力、最大偏心距和墩身截面承载力。这种布载效应组合可根据桥墩是否承受船舶或汽车的撞击作用分成两种。 第一种组合和第二种组合。 横桥向布载及作用效应组合: 这种布载及作用效应组合的目的是，验算横桥向桥墩的稳定性、基底应力和偏心距、以及这种情况下的墩身截面承载力。 不承受船舶或汽车撞击作用时，其作用效应组合应采用基本组合，即由相关的永久作用和偏向于桥面一侧布置的一种或几种可变作用组成。 有可能承受撞击作用时，其作用效应组合应采用偶然组合，即由相关的永久作用和船舶或汽车的撞击作用再加上某种有代表性的可变作用组成。 第三种组合 2) 拱桥重力式桥墩 普通桥墩的布载及作用效应组合:为相邻两孔的永久作用，在一孔或跨径较大的一孔满布可变作用的一种或几种，并计及由此对桥墩产生不平衡水平推力、竖向力和弯矩。 单向推力墩的布载及作用效应组合: 只考虑相邻两孔中跨径较大一孔的永久荷载作用力。 2. 桥台计算中的作用效应组合 1) 梁桥桥台的布载及作用效应组合 只在台前桥跨上布置车道荷载的方式 只在台后破坏棱体上布置车辆荷载的方式 台前、台后桥跨上同时布置车道荷载的布载方式， 验算梁桥桥台的最不利作用效应组合应结合桥台验算的具体内容，从以上三种布载方式中经过分析比较给予确定，且应采用基本组合。 2) 拱桥桥台的布载及作用效应组合 第二节 重力式桥墩计算 一、截面承载力验算 重力式桥墩主要采用圬工材料建造，一般为偏心受压构件，截面强度的设计验算采用分项安全系数的极限状态法。在不利荷载组合作用下，验算桥墩各控制截面荷载效应的设计值（内力）应小于或等于结构抗力效应的设计值。 方程表示： 对于梁桥和拱桥的重力式桥墩的计算，虽然在作用组合的外力上有所不同，但是就任一水平截面而言，这些外力都可以相应于它们的截面组合成如下三种组合设计值。 桥墩截面承载力验算的步骤如下: 选取验算截面。验算截面又称危险截面，一般选取墩身底截面及墩身有突变的截面。当桥墩较高时，由于危险截面不一定在墩身底部，需沿墩身每隔2～3m选取一个验算截面。 验算截面上作用组合设计值的计算。 截面偏心距的验算。对于基本组合，ex或ey≤0.6S;对于偶然组合，ex或ey≤0.7S。 S为截面重心至偏心方向截面边缘的距离。 抗压承载力的验算。 抗剪承载力的验算。 验算截面的内力计算 按照各种组合，分别计算各验算截面的竖向力、水平力和弯矩，得到并按下式计算各种组合的竖向力设计值及相应偏心矩: 验算截面强度验算 截面偏心距验算 桥墩承受偏心受压荷载时，各验算截面在各种组合的偏心距应小于容许值。如果超过时，可按下式确定截面尺寸 二、桥墩的稳定性验算 纵向挠曲稳定稳定验算 φ——受压构件纵向弯曲系数