《桥梁墩台计算》PPT课件

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第五篇　桥梁墩台 第一章　桥梁墩台的构造与设计第二章　梁桥墩台计算第三章　拱桥墩台计算第一节　拱桥墩台上的作用及其效应组合第二节　拱桥轻型桥台的计算特点 拱桥墩台计算导言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。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　拱桥墩台计算第一节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5－3－1所示。可变作用中的制动力T，假设它作用在拱顶，并平分于两拱脚(图5－3－2)。NEXT 图5－3－1桥墩上的作用BACK 图5－3－2制动力作用拱顶BACK 参与最不利组合的作用可能是：恒载、一跨拱上满布活载(不等跨大跨满布活载)，以求得最大的HP及其相应的VP和MP；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。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(如临孔未建，一孔拱圈自重对桥墩单侧推力可能是危险的)。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。上述组合主要是针对重力式桥墩，对于桩式轻型桥墩的计算，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。在进行作用效应基本组合时，应考虑以下几种作用的组合：1.桥台恒载以及台后水平土压力(此为上部结构还未将荷载传给桥台，而台后已完成填土的情况)；2.恒载及桥跨结构上满布活载(汽车荷载和人群荷载)；3.恒载及台后路堤填土破坏棱体上的活载；4.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，或按填土压实情况采用静土压力(图5-3-3a)，对柱式墩台还需考虑冲击力；5.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(5-3-3b)。NEXT BACK图5-3-3桥台上的作用 对于U型桥台，按U型整体截面(墙身及基底)验算时，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荷载控制设计，并以活载布置在桥上最为危险。 第二节拱桥轻型桥台的计算特点主要特点：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（只转动不滑动），因而路堤对台背、土基对基底产生了土抗力，使整个结构受力得到平衡。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。 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。1、台身截面强度验算（按单位宽度）1）弹性抗力强度（1）时，弹性抗力强度台背土抗力对基底重心的力矩（如图5-3-4） 基底土抗力对基底重心的力矩(如图5-3-4)由平衡条件得（如图5-3-4）(5-3-1)NEXT BACK图5-3-4 （2）时，弹性抗力强度当基础设置在坚密岩石地基上时，合力偏心距超过基底核心半径，但不大于1.5ρ(ρ为核心半径)；当在石质较差地基上时，合力偏心距不大于1.2ρ，此时可不计基底拉应力，而以最大边缘压力控制设计(图5-3-5)。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：NEXT(5-3-2) BACK图5-3-5 2)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，可取拱脚中心为坐标原点，计算各力对深度为x处的截面重心轴的弯矩，并以解得最大弯矩截面处的位置x，求出最大弯矩值和相应的垂直力。 3)台口抗剪强度验算(5-3-3) 2.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，基底应力为：(5-3-4)(5-3-5) 3.稳定性验算1)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安全系数为：(5-3-6) 2)抗滑动稳定性验算(1)桥跨上布满荷载(考虑静止土压加上抗力)，验算向路堤滑动的安全系数：(2)台后布置车辆荷载(考虑包括车辆荷载所引起的主动土压力)，验算向河心滑动安全系数。对于小跨径陡拱，在高路堤的情况下，不应忽视这项验算。(5-3-7) 本章小结拱桥墩台计算与梁桥的内容基本相同。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、制动力、温度作用、风力、材料收缩作用及浮力。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。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，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。桥台的计算主要有三个方面：1、台身截面验算；2、基底应力验算；3、稳定性验算。