公路桥梁高墩稳定性计算

《公路桥梁高墩稳定性计算》由会员分享，可在线阅读，更多相关《公路桥梁高墩稳定性计算（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、*大桥高墩计算分析报告、工程概况本桥平面位于直线上，桥面横坡为双向 2%,纵断面纵坡 1.6%。原桥设汁左幅中 心桩 号 为 K64+375. 850，共 2 联（3-40） + （3-40） m；右幅中心桩号为 K64+355. 650，共 2 联（3- 40） + （4-40） m。上部结构釆用预应力絵（后张）T梁，先简支后连续。下部结构0、6 （左幅）、 7 （右幅）号桥台采用U台接桩基，0 （右幅）号桥台采用U台接扩大基础，2、3、 4 （左幅）、 3、 4、 5 （右幅）号桥墩釆用空心墩接桩基，其余桥墩釆用柱式墩接桩 基础。由于施工过程中，施工单位将2、 3、 4（左幅）、 3、 4

2、、 5（右幅）号桥墩改为圆柱墩 接 桩基础，且桩基础已于 2011年 5 月终孔。本次对其高墩进行计算分析。主要分析结论：1、墩顶纵桥向有约束时，失稳安全系数丫二 10.91,墩身稳定性安全。2、墩顶纵桥向无约束时，失稳安全系数丫二 4.29,安全系数偏小。本次分析报告提 出以下两个方案:方案一：将现有变更D=2. 3m柱式墩改为2. 3*2. 3m方柱式墩，以桩帽相接，失稳安全系数 Y =6. 97,安全性得到提高。方案二：对本桥进行重新分联，左幅分为三联：40+ （4*40）+40m,右幅分为三联：2*40+ （4*40）+40 m,将高墩全部固结，以达到稳定性要求。从安全性方面考虑，本次

3、分析推荐方案二。3、施工阶段、使用阶段桥梁墩柱结构验算安全。4、施工阶段裸墩状态受到顺桥向风荷载对墩身最不利。建议在施工过程中对墩顶 施加 水平方向的约束（具体的操作措施可在墩顶设置浪风索，防止墩身在风荷载作 用下 发生过大 的位移）保证墩身的结构安全。5、根据原桥桥型图 3 号墩中风化板岩顶部高程 236.12,而设计变更文件左幅 3 号墩 墩底 髙程 2352 左幅 4 号墩墩底高程 237.5 右幅 5 号墩墩底高程 238 等，设 计为嵌岩桩， 请注意桩 底高程的控制。6、本次分析墩身栓按 C40 考虑，请注意修改相尖变更图纸。以下将对本桥高墩稳定以及结构安全性做详细分析：高墩屈曲安全

4、性分析原桥设计左幅中心桩号为K64 + 375.850,共2联(3-40) + (3-40)m,上部结构釆T用预应力絵(后i本桥原桥左幅 2, 3, 4号桥墩为薄壁墩，根据变更文件 2,4号墩实测墩衙分别为46. Im和44. 8m且与下构固结3号墩为过度墩墩高45. 9m,非固结。本桥原桥右幅中心桩号为K64+355650,共2联(3-40)+ (4-40)m。上部结构釆用 预应力 栓(后张)T梁，先简支后连续，其中3,4, 5号桥墩为薄壁墩，根据变更文件4, 5号墩实测 墩高 分别为45. 9m和44. 3m且与下构固结，3号墩为过度墩墩高45. 8m,非固结。本次计算先按原薄壁墩变更为直

5、径D二2. 3m圆柱墩，分别对最高固结墩左幅2号 墩 (46. Im)和最高非固结墩左幅3号(45.9m)墩按实测墩高进行计算，在midas里面建立空间 杆系 模型进行屈曲稳定性分析获得临界集中力,按两种不同的约束条件(墩顶在纵桥向 有约束和无 约束)分别进行分析(由于变更图纸中出现墩柱两种混凝土型式C30, C40，为偏 安全设计本次 分析按 C40 考虑)。柱有限元模型 1、 左幅2号墩顶在纵桥向有约束 墩身栓釆用C40栓，墩高46. Im :A墩顶恒载：双孔梁自重:P1二8603. 2KN帽梁自重:P2=1039 2KN桥面二期荷载：P3=1053. 6KN墩顶恒载:P4 二 8603.

6、 2+1039. 2+1053. 6=10696B墩顶活载：(根据本次设计的部颁T梁上构通用图说明)P5 二 3637KN墩顶纵向约束考虑约束转动，不约束纵向位移C40墩顶有约束Midas计算结果结果描项目第一失稳模态第二失稳模态第三失稳模态墩顶横载(kN)1696墩顶活载(KN)363736373637计算结果43.00171.5285.7换算为墩顶荷载(kN)2.21039142.5失稳模态动态文件名e述(动态模型详见midas相尖有约束1. avi、失稳模态动态附丿有约束2. avi件)有约束3. avi根据计算显示：第二、二阶失稳临界力均比第一阶大。根据以上分析及帽梁讣算的结果，40m

7、T梁上构自重及汽车作用到墩帽顶的荷载为4333kN；阶失稳的安全系数为 Y36373/143330.91。算结果显示墩3号墩顶在纵桥向无约束、墩身碇采用40栓，墩高459mA墩顶恒载：双孔梁自重：P1=7121.2KN帽梁自重:P2=1039. 2KN桥面二期荷载：P3=1053. 6KN墩顶恒载：P4=8603. 2+1039. 2+1053. 6=9214KNB墩顶活载：(根据本次设讣的部颁T梁上构通用图说明)P5 二 4688KNC40墩顶无约束Midas计算结果项目第一失稳模态第二失稳模态第三失稳模态墩顶横载(kN)921492149214墩顶活载(KN)468846884688计算结

8、果12.7102.3241.7换算为墩顶荷载(kN)59639. 6479896. 01133152.0失稳模态动画文件名无约束avi无约朿_2avi无约束_3avi结果描述(动态模型详见midas相尖失稳模态动态附件):根据计算显示：第一阶的临界荷载仅为第二阶临界荷载的0.13倍。这里按笫一阶 临界 荷载验算墩身稳定性。根据以上分析及帽梁讣算的结果，40niT梁上构自重及汽车作用到墩帽顶的荷载为P二 13902k；出现笫一阶失稳的安全系数为丫二59639. 6/13902二4. 29。失稳时墩顶发生 纵桥向 位移达 1.0m.此模型为墩顶无纵桥向约束适用于过渡墩设滑板式支座处(左右幅均为 3

9、号桥墩)。由于此模型安全系数较小，本次分析做如下建议:方案一：将现有变更2. 3m柱式墩型式改为2. 3*2. 3m方柱式墩方案二：对本桥进行重新分联，左幅分为三联：40+ (4M0)+40m,其中第一联和第三联上 构均为简支T梁，第二联为先简支后连续T梁；右幅分为三联：2*40+(4*40)+40m,中第 一联和第三联上构均为简支T梁，第二联为先简支后连续T梁，以达到稳定，性要求。LL I 于按方案二重新分联后所有高墩均为固结，按墩顶有纵向约束安全系数来看，所有 高墩(含左幅 2, 3, 4和右幅 3, 4, 5号桥墩)稳定性均较为安全。故以下仅对本次建议方案二进 行分析论证，既3号墩变更为

10、2. 3*2. 3m方柱式墩屈曲稳定安全性进行分析3、将3号墩改为方墩2 3m X 2. 3m计算其屈曲稳定图4、方柱有限元模型方柱墩顶无约束Midas计算结果项目第一失稳模态第二失稳模态第三失稳模态墩顶横载(kN)921492149214墩顶活载(KN)468846884688计算结果20. 67163.3289.3换算为墩顶荷载(kN)96896.9765722. 161356118. 1失稳模态动画文件名无约束avi无约朿_2avi无约束_3avi结果描述(动态模型详见midas相尖失稳模态动态附件):根据计算显示：第一阶的临界荷载仅为第二阶临界荷载的0.12倍。这里按第一阶临界荷载验算

11、墩身稳定性。根据以上分析及帽梁计算的结果，40mT梁上构自重及汽车作用到墩帽顶的荷载为P二 13902kN；出现第一阶失稳的安全系数为丫二96896. 9/13902二6. 97。计算结果显 示墩 身稳 定，性较为安全。从安全性角度考虑，本次设计推荐方案二，对本桥进行重新分联。三、对结构安全性进行验算(按2 - 3mX2.3m方墩、D=2. 3m圆柱墩分别验算)按施工阶段考虑最不利悄况为架桥机过孔将要结束时。此时单孔T梁已经架设完成、 架桥机的自重作用在梁端墩顶处；作用荷载为单孔T梁自重的一半、架桥机全部自重，两 者之和。偏心矩为临时支座（或滑板支座）距墩中心线的距离。荷载：A： T 梁自重

12、3406KN, e 二 0.65m,考虑施工偏差 5cm, e 二 0. 70m。N 二 3406KN, M 二 3406*0. 7 二 2384. 2kn. mB：架桥机荷载：中心支点89t鹿桥墩中心1.5m （通过临时支撑传递到帽梁上），N=890KN, M 二 8900. 7=623 kn. mC：桥墩神冒梁自重：N=2*2. 3*2. 3*46*26+1039=13692. 7KN, M=0D：风载：F 二 208. 19KX, M 二 208. 19*46/2 二 5412. 9 kn. m合计：1 二 3406+890+13692. 7=17988. 68KNM 二 2384. 2

13、+623+5412. 9=8420. 1 kn. mE0 二 M/X=0468mL0 二 46. 2*2 二 92. 4 （考虑墩底固结，墩顶自由）按偏压构件计算配筋，。裂缝讣算按照 JTG D60-2004 笫 6. 4.3 条：%30+ 瓦 0.28 + 10裂缝宽度： 0. 076mm根据以上的分析结果可知桥墩在施工阶段安全可靠。同理计算D=2.3m圆柱墩按70 “3配筋满足规范要求，裂缝宽度：0.069mm。2、按使用阶段最不利组合验算墩身结构安全性（D、桥墩集成刚度计算假定1、一联桥中，仅计算桥墩的受力，不考虑过渡墩与桥台的受力。2、偏安全考虑，汽车制动力的分配按照三个中墩的集成刚度

14、分配。3、主梁的收缩徐变折成降温计算，降温温度取 30Co水平力不做汁算。故山温度变化引起的水平力，仅考虑降温引起，降温温度取 25Co6、4, 5, 6 号桥墩为固结墩、桥墩集成刚度计算1、桥墩儿何参数计算桥墩儿何参数fVrw4#墩5#墩6#墩m232.31.8墩高m4624622T面积A 墩惯矩m10.-510.-5m42t332t33-ar2、桥燉抗推刚度计算按照规范计算抗推刚度时，混凝土的抗弯弹性模量取抗压弹性模量的0. 8 倍，桥墩抗推刚度按照下式计算，即：3x0.8EZp 其中：E混凝土弹性模量，C30混凝土，E=3X10： MPa；H 桥墩高度桥墩抗推刚度抗推刚度KN/m4#墩1594.15#墩1594,16#墩2616.43、桥墩集成刚度计算桥墩与支座串联，桥墩的集成刚度按照下式讣算，即：Pd4Pd+PLh 于 4 违， 6 号墩均为固结，本次设计集成刚度按桥墩刚度考虑。、桥墩墩顶水平力计算1、一联桥梁变形零点计算其中：C一收缩系数，计算中按照混凝土收缩+徐变+降温取55C,C=1E-5X55=0.00055；K,厶桥墩抗推刚度与桥墩距桥台距离的乘积；皿?桥台摩擦系数与上部结构竖直反力的乘积，如为滑板支座，取0。由以上参数可计算得到：X=85. 96m2、收缩徐变、降温产生的水平力水平力按照下式计算，即:其