《桥梁墩台计算》PPT课件.ppt

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1、第五篇桥梁墩台 n n第一章桥梁墩台的构造与设计n n第二章梁桥墩台计算n n第三章拱桥墩台计算n n第一节拱桥墩台上的作用及其效应组合n n第二节拱桥轻型桥台的计算特点 拱桥墩台计算导言n n拱桥墩台计算与梁桥墩台的计算方法和验算内容基本相同。n n这里主要介绍拱桥墩台上的作用及其效应组合,拱桥墩台计算中与梁桥的不同之处,以及拱桥轻型桥台的计算要点。第三章拱桥墩台计算第三章拱桥墩台计算 第一节第一节拱桥墩台上的作用及其效应组合拱桥墩台上的作用及其效应组合 一、拱桥桥墩上的作用及其效应组合一、拱桥桥墩上的作用及其效应组合一、拱桥桥墩上的作用及其效应组合一、拱桥桥墩上的作用及其效应组合桥墩应对顺

2、桥向和横桥向分别进行计算,一般为顺桥墩应对顺桥向和横桥向分别进行计算,一般为顺桥向控制,此时,桥墩上的作用如图桥向控制,此时,桥墩上的作用如图5 53 31 1所示。所示。可变作用中的制动力可变作用中的制动力T T,假设它作用在拱顶,并平,假设它作用在拱顶,并平分于两拱脚分于两拱脚(图图5 53 32 2)。NEXT图531桥墩上的作用BACK图532制动力作用拱顶BACKn n参与最不利组合的作用可能是:恒载、一跨拱上参与最不利组合的作用可能是:恒载、一跨拱上满布活载满布活载(不等跨大跨满布活载不等跨大跨满布活载),以求得最大的,以求得最大的H HP P及其相应的及其相应的V VP P和和M

3、MP P;指向验算墩得知动力、温;指向验算墩得知动力、温度作用、纵向凤梨、材料收缩作用及水的浮力。度作用、纵向凤梨、材料收缩作用及水的浮力。n n除了应按上述作用效应组合验算外,还应按拱桥除了应按上述作用效应组合验算外,还应按拱桥施工程序验算施工程序验算(如临孔未建,一孔拱圈自重对桥墩如临孔未建,一孔拱圈自重对桥墩单侧推力可能是危险的单侧推力可能是危险的)。n n对于多跨拱桥的制动墩,应按承受整孔全部恒载对于多跨拱桥的制动墩,应按承受整孔全部恒载的单侧受力情况进行设计计算。的单侧受力情况进行设计计算。n n上述组合主要是针对重力式桥墩,对于桩式轻型上述组合主要是针对重力式桥墩,对于桩式轻型桥墩

4、的计算,可在连拱计算中一并考虑。桥墩的计算,可在连拱计算中一并考虑。二、拱桥桥台上的作用及其效应组合二、拱桥桥台上的作用及其效应组合二、拱桥桥台上的作用及其效应组合二、拱桥桥台上的作用及其效应组合除了上述对桥墩计算所列举的各种作用外,计算桥台除了上述对桥墩计算所列举的各种作用外,计算桥台时,在永久作用和可变作用中尚须计入台后土侧压力。时,在永久作用和可变作用中尚须计入台后土侧压力。在进行作用效应基本组合时,应考虑以下几种作用的在进行作用效应基本组合时,应考虑以下几种作用的组合:组合:n n1.1.桥台恒载以及台后水平土压力桥台恒载以及台后水平土压力(此为上部结构还未将荷此为上部结构还未将荷载传

5、给桥台,而台后已完成填土的情况载传给桥台,而台后已完成填土的情况);n n2.2.恒载及桥跨结构上满布活载恒载及桥跨结构上满布活载(汽车荷载和人群荷载汽车荷载和人群荷载);n n3.3.恒载及台后路堤填土破坏棱体上的活载;恒载及台后路堤填土破坏棱体上的活载;n n4.4.恒载、桥跨结构上满布活载、朝向路堤方向的制动力、恒载、桥跨结构上满布活载、朝向路堤方向的制动力、温度作用、台后一般采用主动土压力,或按填土压实情况温度作用、台后一般采用主动土压力,或按填土压实情况采用静土压力采用静土压力(图图5-3-3a5-3-3a),对柱式墩台还需考虑冲击力;,对柱式墩台还需考虑冲击力;n n5.5.恒载、

6、破坏棱体上的活载、向桥跨方向的制动力、温度恒载、破坏棱体上的活载、向桥跨方向的制动力、温度作用及混凝土收缩作用、台后采用主动土压力作用及混凝土收缩作用、台后采用主动土压力(5-3-3b5-3-3b)。NEXTBACK图5-3-3桥台上的作用对于对于U U型桥台,按型桥台,按U U型整体截面型整体截面(墙身及基底墙身及基底)验算验算时,可假设侧墙尾端为竖直面,且不考虑墙背与填土时,可假设侧墙尾端为竖直面,且不考虑墙背与填土的外摩擦角计算土压力。破坏棱体的布载长度亦以侧的外摩擦角计算土压力。破坏棱体的布载长度亦以侧墙尾端为准。墙尾端为准。根据以上作用的最不利效应组合,分别验算桥台根据以上作用的最不

7、利效应组合,分别验算桥台各个危险截面及其底面的强度及稳定性。在一般情况各个危险截面及其底面的强度及稳定性。在一般情况下,桥台验算以永久荷载、基本可变荷载加其它可变下,桥台验算以永久荷载、基本可变荷载加其它可变荷载控制设计,并以活载布置在桥上最为危险。荷载控制设计,并以活载布置在桥上最为危险。第二节第二节拱桥轻型桥台的计算特点拱桥轻型桥台的计算特点n n主要特点:桥台重力和台后填土的主动土压力不主要特点:桥台重力和台后填土的主动土压力不能平衡水平推力,桥台向路基方向转动(只转动能平衡水平推力,桥台向路基方向转动(只转动不滑动),因而路堤对台背、土基对基底产生了不滑动),因而路堤对台背、土基对基底

8、产生了土抗力,使整个结构受力得到平衡。土抗力,使整个结构受力得到平衡。n n由于土抗力的作用,桥台本身所受的水平推力大由于土抗力的作用,桥台本身所受的水平推力大为减少,因而减小了桥台的尺寸。为减少,因而减小了桥台的尺寸。n n桥台计算主要有三个方面:一是台身截面强度验算,桥台计算主要有三个方面:一是台身截面强度验算,二是基底应力验算,三是稳定性验算。二是基底应力验算,三是稳定性验算。n n1 1、台身截面强度验算(按单位宽度)、台身截面强度验算(按单位宽度)n n1 1)弹性抗力强度)弹性抗力强度n n(1 1)时,弹性抗力强度时,弹性抗力强度 n n台背土抗力对基底重心的力矩(如图台背土抗力

9、对基底重心的力矩(如图5-3-45-3-4)n n基底土抗力对基底重心的力矩(如图5-3-4)n n由平衡条件得(如图5-3-4)(5-3-1)NEXTBACK图5-3-4 (2 2)时,弹性抗力强度时,弹性抗力强度 当基础设置在坚密岩石地基上时,合力偏心距超当基础设置在坚密岩石地基上时,合力偏心距超过基底核心半径,但不大于过基底核心半径,但不大于1.5(1.5(为核心半径为核心半径);当;当在石质较差地基上时,合力偏心距不大于在石质较差地基上时,合力偏心距不大于1.21.2,此时,此时可不计基底拉应力,而以最大边缘压力控制设计可不计基底拉应力,而以最大边缘压力控制设计(图图5-3-55-3-

10、5)。由于基底出现拉应力,土抗力的计算应考虑基底由于基底出现拉应力,土抗力的计算应考虑基底的应力重分布,其值可按下式计算:的应力重分布,其值可按下式计算:NEXT(5-3-2)BACK图5-3-52)2)台身强度验算台身强度验算台身强度验算按压弯构件进行,由于最危险截台身强度验算按压弯构件进行,由于最危险截面不在基顶,所以求截面的内力比较复杂,不容易面不在基顶,所以求截面的内力比较复杂,不容易计算危险截面的精确位置。为了简化计算,可用最计算危险截面的精确位置。为了简化计算,可用最大弯矩截面代替危险截面,算得的误差很小。大弯矩截面代替危险截面,算得的误差很小。截面最大弯矩的计算,可取拱脚中心为坐

11、标原截面最大弯矩的计算,可取拱脚中心为坐标原点,计算各力对深度为点,计算各力对深度为x x处的截面重心轴的弯矩处的截面重心轴的弯矩 ,并以并以 解得最大弯矩截面处的位置解得最大弯矩截面处的位置x x,求,求出最大弯矩值和相应的垂直力。出最大弯矩值和相应的垂直力。3)3)台口抗剪强度验算台口抗剪强度验算(5-3-3)2.2.基底应力验算基底应力验算当基础受竖向力和弯矩共同作用,合力偏心距不超过基底核当基础受竖向力和弯矩共同作用,合力偏心距不超过基底核心半径时,基底应力为:心半径时,基底应力为:当基础设置在岩石地基上,合力偏心距超过核心半时,基底当基础设置在岩石地基上,合力偏心距超过核心半时,基底

12、应力为:应力为:(5-3-4)(5-3-5)3.3.稳定性验算稳定性验算1)1)路堤稳定性验算路堤稳定性验算当桥台向路堤转动时,保证台后填土不破裂的当桥台向路堤转动时,保证台后填土不破裂的安全系数为:安全系数为:(5-3-6)2)2)抗滑动稳定性验算抗滑动稳定性验算(1)(1)桥跨上布满荷载桥跨上布满荷载(考虑静止土压加上抗力考虑静止土压加上抗力),验算向路堤滑动的安全系数:验算向路堤滑动的安全系数:(2)(2)台后布置车辆荷载台后布置车辆荷载(考虑包括车辆荷载所引考虑包括车辆荷载所引起的主动土压力起的主动土压力),验算向河心滑动安全系数。对于,验算向河心滑动安全系数。对于小跨径陡拱,在高路堤

13、的情况下,不应忽视这项验小跨径陡拱,在高路堤的情况下,不应忽视这项验算。算。(5-3-7)本章小结n n拱桥墩台计算与梁桥的内容基本相同。拱桥墩台计算与梁桥的内容基本相同。n n拱桥桥墩一般为顺桥向计算控制设计。重力式桥墩参与拱桥桥墩一般为顺桥向计算控制设计。重力式桥墩参与最不利效应组合的作用可能是:恒载、一跨布满活载、最不利效应组合的作用可能是:恒载、一跨布满活载、制动力、温度作用、风力、材料收缩作用及浮力。制动力、温度作用、风力、材料收缩作用及浮力。n n拱桥桥台验算以恒载、活载加其他可变作用的效应组合拱桥桥台验算以恒载、活载加其他可变作用的效应组合控制设计,并以活载布置在桥上最危险。控制设计,并以活载布置在桥上最危险。n n拱桥轻型桥台受力的主要特点:桥台重力和台后填土的拱桥轻型桥台受力的主要特点:桥台重力和台后填土的主动土压力不能平衡水平推力,桥台向路基方向转动,主动土压力不能平衡水平推力,桥台向路基方向转动,因而路基对台背、土基对基底产生土抗力,使整个结构因而路基对台背、土基对基底产生土抗力,使整个结构受力得到平衡。受力得到平衡。n n桥台的计算主要有三个方面:桥台的计算主要有三个方面:1 1、台身截面验算;、台身截面验算;2 2、基、基底应力验算;底应力验算;3 3、稳定性验算。、稳定性验算。

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