桥梁墩、台的计算一、 桥梁墩、台水平力分配的计算(一) 单联连续梁桥的计算 现在设计的中小跨径桥梁，上部结构一般都是简支变连续或桥面连续，因此桥梁墩、 台水平力分配的计算主要是研究制动力和温度力，在多孔连续梁桥上的分配大家 都知道制动力和温度力在桥上各墩、台间的分配，是按照各墩、台的刚度进行的， 道理很简单，但要操作计算，首先必须解决三个问题，即桥梁墩、台的刚度计算和 冻土的地基比例系数及温度的取值1 、桥台的刚度：按规范要求桥台都设计有搭板，有搭板的桥台，给它取个名字， 叫搭板式桥台，其受力情况有了很大改善桥台的搭板一般长度为(5-10)米，宽 12米左右，厚度(0.25-0.35)厘米加上搭板上路面基层及路面约有100多吨重 搭板都是现浇的，它同路基间的摩擦系数可取0.4，能产生的摩擦力按2 /3计算也有 近30吨这可以平衡桥台受的制动力和台后土压力桥台在外力作用下的变形和支 座的变形比较是微小的，因此可以认为桥台是刚性的在东北地区控制桥梁墩台设 计为冬天降温，冬天整个桥台包括搭板和路基冻在一起死死的，完全可以视桥台是 刚性的这就使桥台刚度的计算非常简化，只计桥台上支座的刚度王伯惠总工编 著的”柔性墩台梁式桥设计”一书，那时桥台没有搭板，为了计算桥台的刚度，论证 了很大篇幅。
2 、桥墩刚度的计算，有两个方法：(1) 简化计算法 适用于冬季各墩冻冰或冻土情况基本一样的桥梁，可视墩柱为嵌于地面处的悬 臂梁来计算桥墩的刚度墩柱刚度公式 K=N/Yzd式中：Y—墩柱悬臂梁的挠曲变形；d墩柱等截面 Y =L3/3EId墩柱变截面 Y =1/3EI*[L3+L 3*(N -1)+L23*(N -N )]d 1 1 2 1式中：L、L、L --分别为从地面处起的第一段、第二段和第三段柱长；12I、I、I—分别为对应三段柱的惯矩；E-墩柱混凝土弹性模量；12N-- 一个桥墩的墩柱数N=EI/EI； N=EI/EI1 1 2 2（2） 按弹性桩计算墩柱刚度公式 K=N/Yzx式中： Y=Y +Y *H+Z *H+Z *H2+Yx 0h 0m 0h 0m dY --单位力产生的地面处位移；0hY --单位弯矩产生的地面处位移；0mZ --单位力产生的地面处转角；0hZ --单位弯矩产力的地面处转角；0mH=L+L =L 其他符号的意义同前12（3） 橡胶支座的刚度K =N *A*G/T （KN/m）aa式中： Na--支座个数A-- 一个支座的面积 （mm2）G-- 橡胶支座的剪切模量 （N/mm2）T-- 橡胶支座的厚度 （mm）桥墩的刚度，为墩柱刚度和橡胶支座刚度之合成刚度，即K=K*K/（K+K）di z a z a取某一联计算制动力和温度力时，各墩台刚度之和计算原则：（1） 计算温度力和温度零点时，两边墩（公用墩）和台都只取支座刚度。
2） 计算制动力时，制动力和温度力同方向的边墩（公用墩）或台的刚度（联 合刚度）不计3） 公用墩在受温度力（伸温度力或缩）时，其上受的摩阻力是平衡的，大 小相等，方向相反，公用墩实际不承受温度力3 、制动力计算公式H =K /》Kti di di4 、温度力计算公式温度零点计算公式X=工（K 工 L）/Z K0 di I di式中:Li--桥梁孔径长度温度力计算公式式中：H =a*C*L*Kci 0 di式中：a —温度的收缩系数，为10 -5C--降温幅度（温度） ;L--桥墩至温度零点的距离;05、 冻土的地基比例系数，现行规范中没有，也没见有相关的资料介绍，但东北 地区冬季冻土存在很广泛， 建议用比拟法根 据土冻以后大致的承 载力， 约 （300-400）K ,参照地基土或风化岩对应的（30000-80000）kN/m4取用.pa6、 前面假设墩柱嵌于地面或m值取得大了，将影响墩柱的刚度计算大，产生的温 度力也大，对计算墩柱是偏于安全的但计算得的最大弯矩小，不过最大弯矩在地 面下2米左右，计算配筋时常因桩比墩柱的直径大（10-30）厘米，是柱底截面控制设 计，不是桩控制设计7、 计算温度力时的温度取值：“公路桥涵设计通用规范“P ，4.3.10-2表，公35路桥梁结构的有效温度标准值，混凝土、石桥，严寒地区为+34至-23度。
梁安装后 受约束时起的温度取+15度，因此计算温度为（+15至-23）度混凝土的收缩应力，参考1985年”公路桥涵设计通用规范”P，装配式钢筋混凝18 土结构的收缩影响力相当于降温（5-10）度，取平均值7.5度预应力混凝土徐变影响，按比拟法，参考“公路桥梁伸缩装置”一书（人民交通出版-2001年）P ,混凝土的徐变与收缩之比为0.165/0.08=2.065,按混凝土收缩与徐117变关系换算，相当于降温7.5*2.0625=15.469度，将三项相加得温度取值 T=15+23+7.5+15.469=61.969 取整为 T=60 度应该说以温差60度作控制，计算桥梁墩台的温度力，从很多资料介绍，这个数 是较大、较安全的以上计算，已编制有"桥梁墩、台的自动力分配和温度力计算程序"（二）多联连续梁桥的计算1.当桥梁是多联的连续梁时，一般在冬天，温度降低到零下-20或- 30度，设置 在桥梁墩台上的滑动支座都产生了滑动，这时多联的连续梁，可按单联计算 ，即选 1-2联有代表性的分别计水平力分配和温度力，最后选取受力最大的桥墩，计算桩柱 的内力和配筋（桩柱的内力和配筋计算已编制有"单桩计算程序"。
2. 当桥孔大连续孔数少.上部结构重，摩阻力大时，温度降得很低，支座可能仍 不滑动其计算方法，王伯惠先生那本书讲得很清楚，并有算例其计算步骤如下：（1）计算各墩、台的刚度2）计算各联向左、向右的总刚度3）按刚度分配，计算有制动力作用联的各墩、台制动力4）分别计算各联中各墩、台的温度力5）将两联的公用墩受的温度力，向左、向右传递给各桥墩、台6）将两联的公用墩受的制动力，传递给没有制动力作用联的各桥墩、台 以上计算的关键是传递系数和向左、向右各联总刚度双联的连续梁尚可用手 计算，多联的计算很复杂，可编制成计算机程序计算，但考虑我省降温幅度很大， 最低温时滑动支座都要滑动，因此没必要三）桥梁墩、台水平力分配的计算的两点说明：（1）制动力在各墩、台间按刚度分配，所分得的制动力与温度力之和应小于或 等于摩阻力2）设置滑动支座的墩、台，当受温度力已滑动，此台或墩的滑动方向与制动 力同向时，不再承受制动力当二者方向相同反时，其承受的制动力值等于或小于 摩阻力四）合理设置伸缩缝减小桥梁墩台的受力现在各单位的任务很多，大家都很忙，要设计的桥不是一、两个，而是一批 用计算机算很快，但也算不过来，最好是不算，因为计算机也不如不算快。
下面就 讲一讲如何不算，但还要保证质量先要谈谈中小桥伸缩缝的合理设置，它直接影 响到桥梁墩台的受力伸缩缝设置合理，桥梁下部结构的桩基和墩柱都不用计算了， 按构造要求配筋就绘图2006年10月去辽宁在沈阳-山海关，锦卅-海城，沈阳-鞍山，沈阳-铁岭四条高 速公路上看到，辽宁省中小跨径桥梁的伸缩缝，是以设置在桥墩上为主，桥长（2-4） 孔常只在桥墩上设一条缝，多孔桥桥台上一般都不设缝，桥台也有设缝的，但通道、 小桥都没设伸缩缝以前沈阳-大连高速公路设在桥台的橡胶板伸缩缝普遍都坏了， 原因是桥头跳车，正好扎在伸缩缝上，所以后来将伸缩缝主要设在桥墩上我省当 时向辽宁学习也是这样作的，近年有人提出，由于桥头填土易沉降，搭板发生转动， 会使伸缩缝产生早期破坏因此我省多以桥台设伸缩缝为主，两种作法都有一定道 理，从工程实践看，效果都很好既然伸缩缝设在桥墩、桥台上都行，就应该合理 设置伸缩缝来减小桥梁墩、台的受力五）桥梁伸缩缝设置对墩、台受力影响的具体分析1、单孔桥（1）不设置伸缩缝，两桥台均为固定支座（以下凡不设伸缩缝，均为固定支座）， 桥头作连续适应桥跨：（6-13）米01图一温度力：由两个桥台承受。
因为跨径小，上部结构产生的伸缩力不大 制动力：两个桥台承担，由桥台和桥头搭板的摩擦力平衡 台身、桩基均可按构造要求配筋2）在一个桥台上设置伸缩缝和滑动支座（以下凡设伸缩缝，均为滑动支座） 在一个桥台上作桥头连续适应桥跨：（6-40）米图二 温度力：当支座滑动后，上部结构伸缩对下部不产生力 制动力：支座滑动后，由一个桥台承受台身、桩基均可按构造要求配筋，设缝方案较好3）在两个桥台上均设置伸缩缝适应桥跨：（6-40）米图三 温度力：当支座滑动后，上部结构伸缩对下部不产生力 制动力：支座滑动前由两个桥台承受 理论上讲，梁在温度力和制动力作用下，当超过摩阻力时要产生滑动，是不稳 定结构，这样设置伸缩缝不当2、两孔桥（1）在桥墩上设置伸缩缝，两个桥台作连续适应桥跨：2*（6-40）米图四 温度力：上部结构伸缩对下部不产生力 制动力：由两个桥台承受 桥的墩、台身、桩基均可按构造要求配筋，设缝方案较好（2）在一桥台上设置伸缩缝，桥墩和另一个桥台作连续 适应桥跨：2*（6-30）米图五温度力：桥墩承受一孔桥长的伸缩力 制动力：主要由不设伸缩缝的桥台承担，桥墩不受力或力很小 桥的墩、台身、桩基均可按构造要求配筋。
但当连续为2*30米以上较大跨径时 温度力较大，故不很好3）在两桥台上各设置一条伸缩缝，桥墩上作连续 适应桥跨：2*（20-40）米图六 温度力：上部结构伸缩对桥墩不产生力 制动力：由桥墩和一个桥台的支座按刚分配 桥墩虽然不受温度力，但制动力很大，较大跨径时，桥的墩、台身、桩基可按 要求配筋小跨径时桥墩计算配筋很多，方案不好3、三孔桥（1）在一个桥墩（1或2号）上设置伸缩缝，两个桥台和另外一个桥墩上作连续 适应桥跨：3*（6-40）米A AOO A0123图七 温度力：其中一个桥墩承受一孔桥长的伸缩力 制动力：由两个桥台承受绝大部分，桥墩不受力或力很小 由于一孔桥长的温度力不大，因此桥的墩、台身、桩基均可按计算要求配筋 设缝方案较好2）在一桥台上设置伸缩缝，另外一个桥台和两个桥墩上作连续 适应桥跨：3*（6-20）米图八 温度力：接近设置伸缩缝的桥墩控制设计，受两孔桥长的伸缩力，当桥跨较大 时，该墩温度力会很大，因此只使用到跨径20米及以下的桥梁 制动力：由一个桥台承受绝大部分，桥墩不受力或力很小 远离设置伸缩缝的桥墩和两桥台的墩、台身、桩基均可按计算要求配筋当上 部结构跨径不大于20米，接近设置伸缩缝的桥墩也可按构造要求配筋，因为没有制 动力。
3）在两桥台上各设置一条伸缩缝，两个桥墩上作连续 适应桥跨：3*（16-40）米图九温度力：两个桥墩各受半孔桥长的伸缩力制动力：由两个桥墩和一桥台上的支座按刚度分配温度力不大，但制动力很 大，当上部结构跨径小于20米时，由于上部结构重量轻，桥墩可能配筋很多因此 小跨径桥梁这样设置伸缩缝不合适跨径（30-40）米的桥，由于上部结构重量大对 计算配筋有利，可以这样设伸缩缝4）四孔桥（1）在中间桥墩设置伸缩缝，两桥台和其他两个桥墩上都作连续 适应桥跨：4*（6-40）米0 12 3 4图十温度力：两个边墩各受一孔桥长的伸缩力 制动力：由两个桥台承担，桥。