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1、墩台计算墩台计算【模块编号】MU-09-02MU-09-02主主 要要 内内 容容1、作 用 及 其 组 合2、重 力 式 桥 墩 的 计 算3、重 力 式 桥 台 的 计 算 特 点4、桩 柱 式 桥 墩 计 算 简 介2【模块编号】MU-09-02MU-09-02【模块编号】MU-09-02MU-09-02【模块编号】MU-09-02MU-09-02【模块编号】MU-09-02MU-09-02【模块编号】MU-09-02MU-09-02【模块编号】MU-09-02MU-09-02【模块编号】MU-09-02MU-09-021-4 、梁桥梁桥重力式桥墩的荷作用效应组合重力式桥墩的荷作用效应组
2、合（2）2、按桥墩各截面、按桥墩各截面 在纵桥向可能产生的最大偏在纵桥向可能产生的最大偏心、最大弯矩竖布载：心、最大弯矩竖布载： 1）验算目的：）验算目的：墩身强度、墩身强度、基地应力、基地应力、偏心验算、偏心验算、墩身稳定性墩身稳定性 2）布载基本原则：）布载基本原则：永久荷载永久荷载活载靠边单侧活载靠边单侧（大跨一侧）（大跨一侧）满布；满布；其它纵向力按规范组合其它纵向力按规范组合风力、制动力、摩阻力等风力、制动力、摩阻力等最大纵向偏载最大纵向偏载单侧满布活载单侧满布活载9【模块编号】MU-09-02MU-09-021-4 、梁桥梁桥重力式桥墩的荷作用效应组合重力式桥墩的荷作用效应组合（3
3、）3、按桥墩各截面、按桥墩各截面 在在横横桥向可能产生的最大偏心、最大弯矩竖布载：桥向可能产生的最大偏心、最大弯矩竖布载： 1）验算目的）验算目的横桥向的相关指标：横桥向的相关指标：墩身强度、基地应力、偏心验算、墩身稳定性；墩身强度、基地应力、偏心验算、墩身稳定性； 2）布载基本原则：）布载基本原则：永久荷载永久荷载活载靠行车道边布置；活载靠行车道边布置；也有可能在无活载时横向最不稳定！也有可能在无活载时横向最不稳定！其它横向力按规范组合：横向风力、流水（流冰）压力、撞击其它横向力按规范组合：横向风力、流水（流冰）压力、撞击力等。力等。10【模块编号】MU-09-02MU-09-0215 、拱
4、桥拱桥重力式桥墩的作用组合重力式桥墩的作用组合（1）1、顺桥向作用组合、顺桥向作用组合1）普通墩）普通墩验算目的、布载原理与梁桥相同；验算目的、布载原理与梁桥相同；与梁桥的主要区别：与梁桥的主要区别：由于推力的存在，使偏载机会大增；由于推力的存在，使偏载机会大增；多为超静定结构，引起附加反力（温变等）的因素必须考虑；多为超静定结构，引起附加反力（温变等）的因素必须考虑；凡引起上部结构内力变化的因素，都须考虑其在下部产生的不凡引起上部结构内力变化的因素，都须考虑其在下部产生的不平衡推力；平衡推力；11【模块编号】MU-09-02MU-09-0215 、拱桥拱桥重力式桥墩的作用组合重力式桥墩的作用
5、组合（2）2） 单向推力墩单向推力墩仅计及较大一孔的永久荷载；不计活载作用。仅计及较大一孔的永久荷载；不计活载作用。2、横桥向的作用组合、横桥向的作用组合对于公路桥梁，由于拱桥存在较大的水平推力，对于公路桥梁，由于拱桥存在较大的水平推力，故横桥向一般不控制设计。故横桥向一般不控制设计。 必要时，其横向荷载组合与梁桥同。必要时，其横向荷载组合与梁桥同。12【模块编号】MU-09-02MU-09-02作用效应组合的注意事项作用效应组合的注意事项1）服从桥规规定；）服从桥规规定；2）其它可变荷载中，有些荷载在考虑其同时出）其它可变荷载中，有些荷载在考虑其同时出现的频率后，规范做出了不同时组合的规定，
6、现的频率后，规范做出了不同时组合的规定，必须加以注意。必须加以注意。 如如“制动力制动力”与与 “流水、流冰压力流水、流冰压力”“支座摩阻力支座摩阻力”不同时组合等。不同时组合等。 13【模块编号】MU-09-02MU-09-022、 重力式桥墩的计算重力式桥墩的计算概要拱桥、梁桥桥墩的共同点：概要拱桥、梁桥桥墩的共同点：外力均可合成为：外力均可合成为：竖向合力、竖向合力、水平合力、水平合力、在在X、Y方向的弯矩。方向的弯矩。二者仅荷载组合有所不同，但墩的计二者仅荷载组合有所不同，但墩的计算方法、内容基本一样。算方法、内容基本一样。内容提要：内容提要：21 墩身强度验算墩身强度验算22 墩顶水
7、平位移计算墩顶水平位移计算23 基底土的承载力、偏心距验算基底土的承载力、偏心距验算24 整体稳定性验算整体稳定性验算14【模块编号】MU-09-02MU-09-0221 墩身强度验算墩身强度验算 强度验算通式强度验算通式荷载效应函数荷载效应函数结构抗力函数结构抗力函数荷荷载载在在结结构构上上的的效效应应材材料料或或砌砌体体极极限限强强度度结结构构重重要要性性系系数数结结构构几几何何尺尺寸寸材材料料或或砌砌体体安安全全系系数数荷荷载载组组合合系系数数荷荷载载安安全全系系数数相关系数按规范取值相关系数按规范取值15【模块编号】MU-09-02MU-09-022-1-1、验算截面的确定、验算截面的
8、确定矮墩：底面、突变处；矮墩：底面、突变处；高墩：除底面、突变处外，高墩：除底面、突变处外， 竖向竖向 每每23m取一个。取一个。2-1- 2、内力计算、内力计算按荷载组合，求得按荷载组合，求得每个截面每个截面的：的：竖向合力竖向合力 N水平合力水平合力H弯弯 矩矩 M21 墩身强度验算墩身强度验算（1）16【模块编号】MU-09-02MU-09-0221 墩身强度验算墩身强度验算（2）2-1- 3、抗压强度验算、抗压强度验算轴压或偏压构件，正截面强度按下式计算：轴压或偏压构件，正截面强度按下式计算：纵向力偏心系数纵向力偏心系数按规范计按规范计材材料料安安全全系系数数结结构构纵纵向向力力构件截
9、面积构件截面积材料抗压材料抗压极限强度极限强度验算不能通过时，修改墩身截面尺寸，重新验算验算不能通过时，修改墩身截面尺寸，重新验算17【模块编号】MU-09-02MU-09-0221 墩身强度验算墩身强度验算（3）2-1- 4、截面偏心距验算、截面偏心距验算: eo = M / N eo2-1- 5、抗剪强度验算：、抗剪强度验算：拱座截面在相邻两孔推力不等时，需验算抗剪强度。拱座截面在相邻两孔推力不等时，需验算抗剪强度。通缝受剪，按桥规计算；通缝受剪，按桥规计算；无支架吊装肋拱、裸拱时卸架等，也需验算。无支架吊装肋拱、裸拱时卸架等，也需验算。18【模块编号】MU-09-02MU-09-0222
10、 墩顶水平位移计算墩顶水平位移计算要求：要求：高墩（高墩（20m）需验算；）需验算；计算图式：计算图式：把桥墩视作：固定在基础顶面的悬臂梁。把桥墩视作：固定在基础顶面的悬臂梁。不考虑上部结构对墩的变形约束。不考虑上部结构对墩的变形约束。位移计算位移计算纵向力引起的位移：纵向力引起的位移： 考虑荷载：制动力、风力，偏心的支反力；考虑荷载：制动力、风力，偏心的支反力； 1 不均匀沉降引起的位移：不均匀沉降引起的位移：不均匀沉降不均匀沉降倾角倾角 水平位移水平位移c 判据：判据：相邻两跨最小跨径，小于相邻两跨最小跨径，小于25m按按25m计计19【模块编号】MU-09-02MU-09-0223 基底
11、土的承载力、偏心距验算基底土的承载力、偏心距验算（1）2-3-1、基底承载力验算、基底承载力验算1）一般情况：）一般情况：竖向力竖向力 的合力点在截面核心之内的合力点在截面核心之内：按顺桥向、横桥向分别验算偏心方向的基底应力。按顺桥向、横桥向分别验算偏心方向的基底应力。判据：最大应力判据：最大应力 容许应力容许应力2）竖向力）竖向力 的合力点在截面核心之的合力点在截面核心之外外：因不考虑基底土受拉力，应计及基底应力重分布。因不考虑基底土受拉力，应计及基底应力重分布。详后详后20【模块编号】MU-09-02MU-09-0223 基底土的承载力、偏心距验算基底土的承载力、偏心距验算（2）2-3-
12、2、基底偏心距验算：、基底偏心距验算：验算目的：验算目的：防止因偏心过大防止因偏心过大最小应力、最大应力相差过大最小应力、最大应力相差过大，导，导致不均匀沉降过大；致不均匀沉降过大；判据：判据：偏心距不超过偏心距不超过“容许值容许值” 截面核心半径的一定比例。截面核心半径的一定比例。 “容许值容许值” 与基底条件有关。与基底条件有关。基底土质不同，其抵抗变形的能力也不同，故对不均匀压力基底土质不同，其抵抗变形的能力也不同，故对不均匀压力的敏感程度也不同。的敏感程度也不同。详见规范规定。详见规范规定。21【模块编号】MU-09-02MU-09-0223 基底土的承载力、偏心距验算基底土的承载力、
13、偏心距验算（3）应力重分布问题：应力重分布问题：1）重分布前后，基底应力的）重分布前后，基底应力的合力合力不变：不变：2）重分布前后，基底应力的）重分布前后，基底应力的合力矩合力矩不变：不变：则则(x 方向方向)：N(b/2 cx/3)=Nex cx=3(b/2 ex)同理：同理： cy=3(a/2 ey)3)顺桥向、横桥向的最大应力分别为：顺桥向、横桥向的最大应力分别为：2N/acx 、 2N/acy ;二者均应小于容许应力。二者均应小于容许应力。22【模块编号】MU-09-02MU-09-0224 整体稳定性验算整体稳定性验算稳定性包括稳定性包括:-倾覆稳定倾覆稳定-滑动稳定滑动稳定2-4
14、-1、倾覆稳定验算、倾覆稳定验算：-以以倾覆力矩倾覆力矩不超过不超过稳稳定力矩定力矩、并考虑一定、并考虑一定的安全储备为限。的安全储备为限。23【模块编号】MU-09-02MU-09-02241、倾覆稳定验算、倾覆稳定验算抗倾覆稳定系数如下：抗倾覆稳定系数如下：1)即：即：Ko=截面中心至边缘的距离截面中心至边缘的距离 / 所有外力偏心距；所有外力偏心距；2)Ko的值必须大于的值必须大于1，具体限制随荷，具体限制随荷载组合情况有所不同（载组合情况有所不同（1.2/1.3/1.5）24【模块编号】MU-09-02MU-09-02242、滑动稳定验算、滑动稳定验算以以水平推力水平推力不超过不超过摩
15、阻力摩阻力、并、并考虑一定的安全储备为限。考虑一定的安全储备为限。抗滑动稳定系数如下：抗滑动稳定系数如下：1)摩擦系数与基底土的性质有关摩擦系数与基底土的性质有关2)Kc值大必须于值大必须于1，随荷载组合情况，随荷载组合情况有所不同（有所不同（1.2/1.3）摩阻力摩阻力25【模块编号】MU-09-02MU-09-023、 重力式桥台的计算重力式桥台的计算特点特点 重重力力式式桥桥台台的的强强度度、偏偏心心距距、稳稳定定性性和和地地基基应应力力的验算也与重力式桥墩基本相同；的验算也与重力式桥墩基本相同； 只作顺桥方向的验算；只作顺桥方向的验算； 在受力上，桥台与桥墩不同的是：在受力上，桥台与桥
16、墩不同的是： 桥桥台台要要承承受受台台后后填填土土的的侧侧压压力力，而而且且这这种种侧侧压压力力对对桥台的尺寸影响很大。桥台的尺寸影响很大。 验算基础顶面的台身砌体强度时：验算基础顶面的台身砌体强度时： 如如桥桥台台截截面面的的各各部部分分尺尺寸寸满满足足桥桥规规有有关关规规定定，则应把桥台的侧墙和前墙作为整体来考虑受力；则应把桥台的侧墙和前墙作为整体来考虑受力； 否则，台身（桥台前墙）应按独立的挡土墙计算。否则，台身（桥台前墙）应按独立的挡土墙计算。 26【模块编号】MU-09-02MU-09-024 桩柱式桥墩计算简介桩柱式桥墩计算简介41 盖梁计算盖梁计算4-1-1计算图式计算图式 (1
17、)盖梁的刚度足够大盖梁的刚度足够大（与桩柱的刚度比（与桩柱的刚度比5）时时,忽忽略柱的弹性约束：略柱的弹性约束： a双柱式双柱式按简支梁或悬臂梁计算；按简支梁或悬臂梁计算； b多柱式多柱式按连续梁计算。按连续梁计算。 (2)当盖梁的刚度与桩柱的刚度比小于当盖梁的刚度与桩柱的刚度比小于5，或桥，或桥墩承受较大横向力时，作为横向框架的一部分墩承受较大横向力时，作为横向框架的一部分进行验算。进行验算。 (3)当盖梁计算跨径与梁高之比较小（简支梁小当盖梁计算跨径与梁高之比较小（简支梁小于于2 、连续梁小于、连续梁小于2.5 ）时，（从桥规）按深梁）时，（从桥规）按深梁计算。计算。27【模块编号】MU-
18、09-02MU-09-0241 盖梁计算盖梁计算（续（续1）4-1-2荷载荷载 主要有：主要有：上部结构恒载及活载上部结构恒载及活载(汽车计冲击汽车计冲击) 引起的引起的支座反支座反力、盖梁自重力、盖梁自重。 4-1-3计算方法计算方法公路桥梁多采用双柱式，且盖梁与桩柱的刚度比公路桥梁多采用双柱式，且盖梁与桩柱的刚度比往往大于往往大于5，故通常按简支梁或双悬臂梁计算。，故通常按简支梁或双悬臂梁计算。内力计算时内力计算时控制截面一般在支点、跨中；控制截面一般在支点、跨中；荷载纵、横向分布的影响：参照装配式简支梁荷载纵、横向分布的影响：参照装配式简支梁主梁梁肋；主梁梁肋；28【模块编号】MU-09
19、-02MU-09-0241 盖梁计算盖梁计算（续（续2） 荷载纵向分布：活载通过支座传递：荷载纵向分布：活载通过支座传递：盖梁计算截面处（上部）支反力影响线盖梁计算截面处（上部）支反力影响线最不利布载最不利布载相应最大支反力。相应最大支反力。 荷载横向分布：荷载横向分布：盖梁控制截面的内力横向影响线盖梁控制截面的内力横向影响线最不利布载最不利布载 控制截面内力。控制截面内力。计算跨中正弯矩计算跨中正弯矩活载对称布置活载对称布置;计算支点负弯矩计算支点负弯矩活载非对称布置。活载非对称布置。29【模块编号】MU-09-02MU-09-0241 盖梁计算盖梁计算（续（续3）4-1-4注意事项注意事项
20、 (1)盖梁内力计算盖梁内力计算:可考虑桩柱支承宽度对弯矩的削峰作用。可考虑桩柱支承宽度对弯矩的削峰作用。 (2)必要时考虑盖梁受到扭矩作用：必要时考虑盖梁受到扭矩作用：桥墩沿纵向的水平力将对对盖梁产生扭矩；桥墩沿纵向的水平力将对对盖梁产生扭矩；纵桥向有两排支座时，上部结构活载偏心力将对纵桥向有两排支座时，上部结构活载偏心力将对盖梁产生扭矩。盖梁产生扭矩。30【模块编号】MU-09-02MU-09-0242、桩柱的计算桩柱的计算桩柱式墩一般分刚性和柔性两种。桩柱式墩一般分刚性和柔性两种。刚性桩柱计算方法同重力式桥墩刚性桩柱计算方法同重力式桥墩柔性桩柱的受力与桥梁整体结构类型有关。柔性桩柱的受力
21、与桥梁整体结构类型有关。 橡胶支座在水平力作用下可有微小的水平位移，故：橡胶支座在水平力作用下可有微小的水平位移，故：计算图式一般按：在节点处设水平计算图式一般按：在节点处设水平弹簧支承弹簧支承对待：对待：纵桥向纵桥向31【模块编号】MU-09-02MU-09-0242、桩柱的计算桩柱的计算（续（续1）4-2-1外力外力计算计算墩上的恒载：墩上的恒载：上部恒载支反力、盖梁及桩柱自重；上部恒载支反力、盖梁及桩柱自重；桩柱承受的活载：桩柱承受的活载：按设计荷载进行最不利动态加载按设计荷载进行最不利动态加载经恒载、活载等组合，求得最不利的组合值。经恒载、活载等组合，求得最不利的组合值。桥墩的水平力：
22、桥墩的水平力：温变支座摩阻力、制动力等。温变支座摩阻力、制动力等。32【模块编号】MU-09-02MU-09-0242、桩柱的计算桩柱的计算（续（续2） 4-2-2内力计算内力计算借助于计算机技术，目前多广泛采用有限元法；借助于计算机技术，目前多广泛采用有限元法；按桩、土、柱、梁等上、下部结构联合计算；按桩、土、柱、梁等上、下部结构联合计算；这是一种最合理、最准确、最为简便的方法。这是一种最合理、最准确、最为简便的方法。 对于柔性墩简支梁桥：对于柔性墩简支梁桥：一次迭代法、三推力方程法仍在使用。一次迭代法、三推力方程法仍在使用。而集成刚度法、柔度传递法：而集成刚度法、柔度传递法： 主要用于柔性
23、墩连续梁桥计算；主要用于柔性墩连续梁桥计算； 33【模块编号】MU-09-02MU-09-0242、桩柱的计算桩柱的计算（续（续3）4-2-3墩顶位移计算墩顶位移计算柔性墩，必须验算墩顶位移（柔性墩，必须验算墩顶位移（ ）。）。在不考虑桩基变位影响时，一般图式：在不考虑桩基变位影响时，一般图式：上部传递下来的承受弯矩、水平力上部传递下来的承受弯矩、水平力作用于墩顶；作用于墩顶；风力可按沿墩高均布；风力可按沿墩高均布；水压力可按沿墩高呈梯形分布；水压力可按沿墩高呈梯形分布；等截面可按力学方法计算；等截面可按力学方法计算；变截面一般采用近似计算；变截面一般采用近似计算；如桩基本身发生变位（如桩基本身发生变位（0、0 ），），则必须计入：则必须计入：总总= 0+ +0 H34结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！35
