《桥梁工程1ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《桥梁工程1ppt课件（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、桥梁墩台一、概述组成墩台帽墩台身根底接受荷载上部构造竖向力程度力弯矩地震力风力.本文来自:中国范文网【 实体桥墩由一个实体构造组成，按其截面尺寸及分量的不同又可分为实体重力式桥墩和实体轻型桥墩。 实体重力式桥墩是一实体圬工墩，主要靠本身的分量包括桥跨构造重力平衡外力，从而保证桥墩的强度和稳定。此种桥墩本身刚度大，具有较强的防撞才干，但同时存在阻水面积大的缺陷，比较适宜于建筑在地基承载力较高、覆盖层较薄、基岩埋深较浅的地基上。 实体轻型桥墩可用混凝土、浆砌块石或钢筋混凝土资料做成，此构造显著减少了圬工体积，但其抗冲冲击力较差，不宜用在流速大并夹有大量泥沙的河流或能够有船舶、冰、漂流物撞击的河流中
2、，普通用于中小跨径桥梁上 墩帽是直接支承桥跨构造，应力较集中，因此对大跨径的重力式桥墩墩帽厚度普通不小于0.4m，中小跨梁桥也不应小于0.3m，并设有50100mm的檐口。2、空心桥墩 空心桥墩有两种方式：一种为部分镂空实体桥墩，另一种为薄壁空心桥墩。3、桩柱式桥墩和柔性墩 柱式桥墩是目前公路桥梁中广泛采用的桥墩型式。它具有线条简捷、明快、美观，既节省资料数量又施工方便的特点，特别适用于桥梁宽度较大的城市桥梁和立交桥。 柱式桥墩普通可分为独柱、双柱和多柱等方式，它可以根据桥宽的需求以及地物地貌条件恣意组合。柱式桥墩由承台、柱式墩身和盖梁组成，对于上部构造为大悬臂箱形截面，墩身可以直接与梁相接。
3、 柔性排架桩墩是由单排或双排的钢筋混凝土桩与钢筋混凝土盖梁衔接而成。其主要特点是，可以经过一些构造措施，将上部构造传来的程度力制动力、温度影响力等传送到全桥的各个柔性墩台，或相邻的刚性墩台上，以减少单个柔性墩所遭到的程度力，从而到达减小桩墩截面的目的4、框架式桥墩 框架式桥墩采用钢筋混凝土或预应力混凝土等压挠和挠曲构件组成平面框架替代墩身，支承上部构造，必要时可做成双层或多层的框架三、桥墩防撞 流冰对桥墩的危害主要表如今大面积流冰对桥墩的撞击力和大面积流冰堆积景象以及流冰对桥墩的磨损。对此，在中等以上流冰河道冰厚大于0.5 m，流水速度1 m/s左右及有大量漂流物的河道，应在迎水方向设置破冰棱
4、体 航运忙碌的河道，船只往往因突发缘由引起航行失控，或是因能见度低呵斥船舶与桥墩相撞。桥墩在设计中不但要有一定抵抗船舶冲击荷载的才干，还要思索采用缓冲安装和维护系统，预防或改动船只冲击荷载的方向或减少对桥墩的冲击荷载，不使其破坏四、桥台的类型与构造类型重力式桥台轻型桥台框式桥台组合式桥台承拉式桥台一重力式桥台U型桥台埋式桥台八字式和一字式桥台1、重力式桥台类型 重力式桥台也称实体式桥台，它主要靠自重来平衡台后的土压力。桥台台身多数由石砌、片石混凝土或混凝土等圬工资料建造，并采用就地建造施工方法2、构造构造与二轻型桥台薄壁轻型桥台支承梁型桥台 钢筋混凝土轻型桥台，其构造特点是利用钢筋混凝土构造的
5、抗弯才干来减少圬工体积而使桥台轻型化。三框架式桥台 框架式桥台是一种在横桥向呈框架式构造的桩根底轻型桥台，它埋置土中，所受的土压力较小，适用于地基承载力较低、台身较高、跨径较大的梁桥。其构外型式有双柱式、多柱式、墙式、半重力式和双排架式、板凳式等四组合式桥台第二节 桥梁墩台的计算一、作用在桥梁墩台上的荷载及组合荷载恒载、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；永久荷载：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；根本可变荷载：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；在超静定构造中尚需
6、思索温度变化的影响力；其它可变荷载：偶尔荷载：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任务阶段，给出能够同时作用荷载的组合，以确定出最不利的受力形状。一荷载的计算桥梁上部构造恒载传至墩台的计算值，由桥梁支座反力计算确定。对于 墩台在水下和土中部分自重的计算方法，要根据地基土的性质加以思索公路桥梁设计规范中，在思索水的浮力时，对不同的土质和不同的计算内 容作了不同的规定。位于透水性地基上的墩台，在验算稳定时，应采用设 计高水位的浮力；在验算地基应力时，仅思索低水位时的浮力，或不思索 水的浮力。根底嵌入不透水性地基的墩台，可不思索水的浮力。当地基是 否
7、透水未定时，按透水与不透水，以最不利荷载组合计算。水对水下墩台或土的固体颗粒的浮力作用，可用墩台圬工的浮容重或土的 浮容重来反映。圬工的浮容重等于圬工容重减去水的容重，土的浮容重可 以根据土质资料得到不同的物理目的，如天然容重、天然含水量、比重或 饱和容重等计算。1、恒载和水的浮力2、侧向土压力自动土压力被动土压力静止土压力 桥台土压力计算时，采用哪种土压力，应根据桥台位移及压力传播方式而定。梁式桥台接受的程度压力主要是台后滑动土体及滑动土体上的荷载所产生的侧压力，它使桥台发生向河心的挪动。因此，梁桥桥台的侧土压力，普通按自动土压力计算。当桥台刚度很大，不能够产生微量挪动，滑动土体不能够构成时
8、，可按静止土压力计算。图2-7-11 台前溜坡的土压力计算图式3、汽车荷载冲击力 钢筋混凝土桩柱式墩台，以及其它轻型墩台，在计算汽车荷载时应计入冲击力。但对于重力式实体墩台，冲击力的作用衰减很快，因此，验算时可不计冲击影响。冲击力的计算按公路桥涵设计规范进展。4、汽车荷载的制动力 汽车荷载的制动力是桥梁墩台接受的主要纵向程度力之一，当汽车荷载在桥上制动或减速时，在车轮与桥面之间产生相互作用力，此时桥面遭到方向与车辆行进方向一样的力，即称制动力，制动力可按公路桥涵设计规范中有关规定计算。在计算梁式桥墩台时，制动力可移至支座中心铰或滚轴中心或滑动支座、橡胶支座、摆动支座的底座面上。5、流水压力及冰
9、压力 作用在桥墩上的流水压力，可按公路桥涵设计规范的有关规定计算。流水压力的合力作用点，假定在设计水位以下1/3水深处，即假定河底的流速为零，作用力的分布呈倒三角形。 严寒地域位于有冰棱河流或水库中的桥梁墩台，应根据当地冰棱的详细情况及墩台外形计算冰压力。冰压力有竖向和程度向作用力，主要是程度向作用力。竖向力是由冰层水位升降而对桥梁墩台产生的作用；程度向作用力包括因风和水流作用于大面积冰层而产生的静压力、冰堆整体推移产生的静压力、河流流冰产生的动压力等。6、船只或漂流的幢击力 船只或漂流物的撞击力，虽是桥梁墩台的偶尔荷载，但是对桥墩构造的危害性很大，对于通航河道或有漂流物的河流中的墩台，设计时
10、应思索船只或漂流物的撞击力。 漂流物的撞击力，在无实践资料时可按下式估算7、地震力 在地震区建造的桥梁，地震力是一项非常重要和危害性大的偶尔荷载，在墩台设计计算时要进展抗震验算和必要的防护构造措施设计。二荷载组合 桥梁墩台计算时，预先很难确定那一种荷载组合最不利。通常需求对各种能够的荷载进展组合计算，满足各种不同的要求。在墩台的计算中，尚需思索按顺桥向(与行车的方向平行)和横桥向分别进展，故在荷载组合时也需按纵向及横向分别计算。在一切荷载中，车辆荷载的变动对荷载组合起着支配作用。验算墩身强度在用在墩身截面的合力偏心矩桥墩的稳定性因此，需根据不同的验算内容选择各种能够的最不利荷载组合。图2-7-
11、13 产生最大竖向荷载时的外力组合桥墩图2-7-14 桥梁横向布载情况桥墩在顺桥向接受最大竖向荷载的组合。可按公路桥梁设计规范中所 列的组合、组合的内容组合。桥墩在顺桥向接受最大程度荷载的组合。可按公路桥梁设计规范中所 列的组合、组合IV的荷载内容组合。桥墩接受最大横桥方向的偏载、最大竖向荷载。可按公路桥梁设计规 范中的组合I、II、III、IV荷载内容组合。桥墩在施工阶段的受力验算。按组合V 进展验算。需求进展地震力验算的桥墩，还要按组合VI进展验算。 各种不同的荷载组合，均应满足公路桥涵设计规范中所规定的强度平安系数、允许偏心距和稳定系数。桥台 桥台的荷载组合方法和桥墩类似，也须针对验算工
12、程及验算截面的位置按公路桥涵设计规范进展能够的荷载组合。由于活载可以布置在桥跨构造上，也可布置在台后，在确定荷载最不利组合时，以下几种加载情况可作参考1在桥跨构造上布置车辆荷载，温度下降，制动力向桥孔方向，并考 虑台后土侧压力(思索最大弯矩组合)；2在台后破坏棱体上布置车辆荷载，温度下降，并思索台后土侧压力(思索 最大程度力与最大反向弯矩组合)；3在桥跨构造上和台后破坏棱体上都布置车辆荷载当桥台尺寸较大时， 还要思索在桥跨构造上、台后破坏棱体上和桥台上同时都布置活载的情 况，温度下降，制动力向桥孔方向，并思索台后土侧压力(思索最 大竖向力组合)。二、 桥梁墩台的计算与验算重力式墩台强度偏心矩稳
13、定圬工构造轻型桥墩、柱式桥墩：钢筋混凝土构造一、重力式墩台1、截面强度验算 重力式墩台主要采用圬工资料建造，普通为偏心受压构件，截面强度的设计验算采用分项平安系数的极限形状法。在不利荷载组协作用下，验算墩台各控制截面荷载效应的设计值内力应小于或等于构造抗力效应的设计值，以方程表示为验算截面墩台身的根底顶面墩台身截面突变处墩台帽及墩台帽交界处墩身截面高墩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、程度力和弯矩，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:强度验算截面偏心距验算 桥墩接受偏心受压荷载时，各验算截面在各种组合的偏心距应小于表3.0.2-1的允许值。假设超越时，
14、可按下式确定截面尺寸2、墩台的稳定验算纵向挠曲稳定稳定验算受压构件纵向弯曲系数，中心受压墩台的值可查阅表3.0.3-2，偏心受压时，弯曲平面内的纵向弯曲系数 按下式计算：墩台整体稳定验算抗倾覆稳定验算抗滑移稳定验算根底底面与地基土之间的摩擦系数，其值为0.250.7，可根据土质情况参照采用； 在墩台抗倾覆、抗滑移稳定性验算时，应分别按最高设计水位和最低水位的不同浮力进展组合。3、墩台顶程度位移计算程度位移的规定 对于高度超越20的重力式墩台及轻型墩台，应验算顶端程度方向的弹性位移，并使其符合规定要求。墩台顶面程度位移的允许极限值为二、柱式桥墩的计算1、盖梁的计算计算图式外力计算内力计算配筋验算
15、计算方式 桩柱式墩台通常按钢筋混凝土构件设计。在构造上，桩柱的钢筋伸入盖梁内，与盖梁的钢筋绑扎成整体，因此盖梁与桩柱刚结呈刚架构造。双柱式墩台，当盖梁的刚度与桩柱的线刚度比大于5时，为简化计算可以忽略节点不平衡弯矩的分配及传送，普通可按简支梁或悬臂梁进展计算和配筋，多根桩柱的盖梁可按延续梁计算，当盖梁计算跨径与梁高之比，对简支梁小于2，对延续梁小于2.5时，应按附录六作为深梁计算。当线刚度比小于5时，或桥墩接受较大横向力时，盖梁应作为横向刚架的一部分予以验算。外力计算 作用在盖梁上的外力主要思索上部构造恒载支反力、盖梁自重及活载。最不利活载加载，首先可根据所计算盖梁处上部构造支反力影响线确定活
16、载最大支反力，其次是根据盖梁内力影响线决议活载最不利横向布置。 盖梁在施工过程中，荷载的不对称性很大，各截面将产生较大的内力，因此应根据当时的架桥施工方案，作出最不利荷载工况。 构件吊装时，视详细情况，构件重力应乘以动力系数1.2或0.85。内力计算 公路桥梁桩柱式墩台的盖梁通常采用双悬臂式，计算时控制截面选取在支点和跨中截面。为了得到活载最不利横向布置，可先作出控制截面的内力影响线，活载经过上部构造的支点间接传送至盖梁顶面，然后经过活载横向布置，就能得到活载最不利横向布置系数，并根据最大活载支反力便能获得最不利活载内力。在盖梁内力计算时，可思索桩柱支承宽度对削减负弯矩尖峰的影响。桥墩台沿纵向
17、的程度力及当盖梁在沿桥纵向设置两排支座时，上部构造活载的偏心力对盖梁将产生扭矩，应予以思索。桥台的盖梁计算，普通可不思索背墙与盖梁的共同受力，此时背墙仅起挡土墙作用。必要时也可思索背墙与盖梁的共同受力，盖梁按L形截面计算。桥台耳墙视为单悬臂固端梁，程度方向接受土压力及活载程度压力。配筋验算 盖梁的配筋验算方法与钢筋混凝土梁配筋类同，根据弯矩包络图配置受弯钢筋，根据剪力包络图配置斜筋和箍筋。在配筋时，还应计算各控制截面扭矩所需求的箍筋及纵向钢筋。2、墩台柱的计算外力计算 桥墩桩柱的恒载有上部构造的恒载反力、盖梁的分量，以及桩柱的自重；桩柱接受的活载按设计荷载进展不利加载计算，最后经恒载、活载等组
18、合，可求得最不利的荷载。桥墩的程度力有支座摩阻力和汽车制动力等。 桥台桩柱包括双片墙式台身除上述各力之外还有台后土压力、活载引起的程度土压力及溜坡的自动土压力等。土压力的计算宽度及溜坡自动土压力的计算方法，见第二节和的有关规定。内力计算配筋计算 在最不利的内力组合之后，按钢筋混凝土偏心受压构件，先配筋再作验算。3、墩台顶部位移 在不思索桩基变位影响时，等截面桥墩，由于墩顶接受弯矩M、程度力T及沿墩高梯形分布的程度荷载见图2-7-17所引起的墩顶位移可按下式计算： M 作用在墩顶的弯矩Mpa包括制动力和恒、 活载偏心等引起的弯矩； T 作用在墩顶的程度力KN； q1 由于风力等沿墩高均匀分布的程
19、度外力KN； q2 由于风力和其他程度外力沿墩高成三角形分布的 程度荷载墩顶为零，根底顶面为q2KN；I、E桥墩截面资料的截面惯性矩m4、抗压弹性模 量Mpa； H 桥墩高度。三、柔性墩的计算要点 柔性墩是由钢筋混凝土柔性排架桩墩、梁和刚性墩台组成的一联或多跨延续的铰接刚架体系，在纵向程度力作用下，一联的各柔性墩顶具有一样的程度位移。为了简化计算，可把双固定支座布置的柔性墩视为下端固结，上端有程度约束的铰接支承的超静定梁，如图2-7-18 a。当知柔性墩的顶端桥跨构造作用的竖向力和墩顶弯矩，墩顶位移可预先求出，将墩顶程度反力作为多余未知力求解，即可计算下端固结点和墩身的弯矩、剪力，根据各墩最不
20、利的组合内力进展桩墩的配筋和验算。1、根本假设1在墩顶弯矩不大的前提下，柔性墩顶程度力可采用叠加原理进展计算，计 算图式见图2-7-18 b)。其中： 第一图式是计算由于程度位移产生的墩顶程度力，产生程度位移的外力包 括制动力、梁的温度变化力以及在竖向活载作用下因梁长度变化而产生的 程度力等种组合； 第二图式是计算由于墩顶产生了程度位移，在竖向力作用下引起墩内弯矩 而产生的程度反力； 第三图式为在墩顶弯矩作用下而产生的程度反力。此外，在必要时还应包 括墩身遭到风力产生的程度反力。在程度力的计算时，梁身混凝土收缩、 徐变等次要要素普通可忽略不计。2假定上部构造与桩柱顶不发生相对位移，制动力按各墩
21、抗程度位移的刚度 分配。 桩柱式柔性墩，墩柱下端固结在根底或承台顶面，其抗程度位移 的刚度为等截面刚度：单位程度力作用在柔性墩顶面时，该处的程度位移墩柱下端固结处至墩顶的高度，墩柱横截面对形心轴的惯性矩第墩柱抗程度位移的刚度I3计算土压力时，如设有实体刚性墩台，那么全部由有关的刚性墩台接受， 如均为柔性墩，那么岸墩接受的土压力由对岸的土抗力平衡，其他柔性墩 不计其影响。4程度力组合时，桩柱顶的制动力、程度土压力当边排架向河心偏移 时及竖向偏载产生的程度力的代数和不允许大于支座摩阻力。当前 三者与温度变化产生程度力的总和大于支座摩阻力时，按摩阻力计算。墩顶程度位移的计算1柔性墩台顶制动力及其程度
22、位移计算 墩顶制动力 作用在第i墩台顶的制动力； 第i墩台的抗程度位移刚度； 全桥或一联接受的制动力。F由制动力产生的墩顶程度位移：2梁的温度变形3在竖向活载作用下梁长度的变化 当桥跨构造跨径较大时，在竖向活载作用下梁下缘伸长而影响柔性墩的位移 也应予思索，此时由梁的挠度 近似得到梁的挠曲半径： 计算 值时，思索需按几跨梁计算，应根据所计算桥墩在一联中的位置、支座布置情况及验算时活载布置的位置而定。小跨径桥梁的可忽略不计。然后按梁的挠曲中心角为 可计算梁的下缘伸长值 。柔性墩顶发生的程度位移综合为墩顶程度力计算2由于墩顶产生了程度位移 ，竖向力N将在墩内引起弯矩而在墩顶产 生程度反力见图2-7-19b。1程度位移产生的程度力 见图2-7-19a)对于等截面桩墩 竖向力包括上部构造恒载及活载反力，墩身自重忽略不计，近似取柔性墩身变形曲线为二次抛物线，那么： 以一跨梁程度链杆与柔性墩组成的一个一次超静定构造，取程度链杆轴力为多余未知力，于是：3由于墩顶弯矩而产生的程度反力2-7-19c) 作用在一个墩顶各项程度力计算后，可进展最不利荷载组合，平均分配给墩中各桩柱顶，桩柱按顶端作用的程度力，竖向力和弯矩验算各截面强度和稳定性。排架桩应思索桩侧土的弹性抗力，按桩根底的弹性地基梁法进展内力计算和截面强度、稳定、承载才干等验算。
