桥墩撞击力计算方法研究.pdf

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1、低温建筑技术2010年第6期(总第144期)桥墩撞击力计算方法研究张圆，王惠l烟台市民用建筑设计有限公司．山东烟台264100)【摘要】桥墩撞击荷载是桥梁设计中需要考虑的重要因素，不同计算方法的计算结果差异较大。文中总结了撞击力的计算公式，并进行了落锤侧向撞击钢筋混凝土桥墩的试验研究。在试验基础上对比分析了不同的桥墩撞击力计算方法。研究成果为工程应用提供一定的参考价值。【关键词】撞击力；计算方法；桥墩；撞击试验【中图分类号】TU312【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2010)06—0o84一o31撞击力计算方法计算：1．1《公路桥涵设计通用规范》我国JTG

2、D60—2ooa(公路桥涵设计通用规范》CIO]中没F--yVsina√(2)有明确规定汽车撞击桥墩的撞击力计算公式，而是规定：桥式中，F为撞击力(kN)；y为动能折减系数，斜向撞击墩梁结构必要时可考虑汽车的撞击作用，汽车撞击力标准值在台时取0．2，正向撞击时取0．3；V为船只或排筏撞击墩台的速车辆行驶方向上取1000kN，在车辆行驶垂直方向取500kN，度(m／s)；o为船只或排筏驶近方向与墩台撞击点切线所成的夹角，难以确定时取为20。；W为船只或排筏的重力(kN)；CI、两个方向不同时考虑，撞击力作用于行车道以上1．2m处，直接分布于撞击涉及的构件上。为船只或排筏的弹

3、性变形系数和墩台圬工的弹性变形系我国JTG1360—2oo4(公路桥涵设计通用规范》中也没数(m／kN)，缺乏资料时可取c1+G2：O。005m／kN。有明确规定船舶撞击桥墩的撞击力计算公式，而是规定：当1．3《高速公路交通安全设施设计及施工技术规范》缺乏实际调查资料时，内河上船舶撞击作用的标准值可按表《高速公路交通安全设施设计及施工技术规范》条文说明中第3．1．2条规定车辆碰撞护栏的碰撞力按下式计算：1采用，撞击作用点为计算通航水位线以上2m的桥墩宽度或长度的中点。海轮撞击作用的标准值亦可在该规范中查F一mV~sin0⋯m面_二_丽jJ得，撞击作用点需视实际情况而定。=

4、号·(4)表1内河船舶撞击作用标准值式中，为车辆作用在护栏的平均横向力(kN)；一为车辆作用在护栏的最大横向力(kN)；m为车辆质量(kg)；为车辆的碰撞速度(m／s)；0为车辆的碰撞角，(。)；C为车辆重心距前保险杠的距离(m)；Zb为车辆的宽度(m)；z为护栏的横向变形(m)，对混凝土护栏z=0m，金属制护栏Z=0．3—0．6m。1．4《美国公路桥梁设计规范》在AASHTO指导规范方法Ⅱ和相关技术文献的基础上《美国公路桥梁设计规范》[I适当改进了有关内容。规范3．6．5．2条中规定，位于距路边9m以内或距铁路轨道中心线15m以内的桥台和桥墩，均应用等效静力1800kN

5、设计，并假定作用点在地面以上1．2m高处水平面内的任何方向。我国JTGI)60—20o4(公路桥涵设计通用规范》附录四规范3．14．8条规定船舶对桥墩的撞击力为：中规定漂流物横桥向撞击力标准值按下式估算：P=1．2×10V(5)P=Wv／gT(1)式中，尸为漂流物的撞击力(kN)；W为漂流物的重力式中，P为等效船舶撞击力(N)；DWF为船舶的恒重吨(kN)；V为水流速度(m／s)；T为撞击时间(s)，无实际资料数(t)；V为船舶的撞击速度(m／s)。时可取ls；g为重力加速度，取9．81m／s。规范3．14．11条还规定一条标准底卸式驳船对一个桥1．2《铁路桥涵设计基本规

6、范》墩的撞击力为：『PB=6ooooB若O[I<100ram我国TB10021—1999《铁路桥涵设计基本规范》中第⋯4．4。6条规定，墩台承受船只或排筏的撞击力可按下式【PB=6×10。+1600aB若B≥lOOmm张圆等：桥墩撞击力计算方法研究式中，P为等效静止驳船撞击力(N)；为驳船船头破计算值与试验值相比平均误差为25．2％，计算结果偏于安全。损长度(mil1)，B=3100×(√1+1．3×10～KE一1)，其中，KE为驳船撞击能量(J)。表3撞击力计算结果1．5《欧洲统一规范》1999年欧洲统一规范Eurocode1的2．7分册中规定，在桥梁的船撞设计中，应选

7、用某种统计意义下的设计代表船舶，并按下式来计算船舶的撞击力：P=V面(7)式中，为船舶的撞击速度(m／s)；K为船舶的等效刚度，对内陆航道的船舶取5MN／m，对远洋船舶取15MN／m；M为船舶的质量。2撞击力计算分析本试验钢筋混凝土圆形桥墩模型构件的上下端分别与梁式钢筋混凝土顶座和底座整浇，桥墩跨中位置配置了变形装置BX。桥墩模型卧位放置，简支端施加静态轴压力，然后在墩柱跨中位置通过落锤施加撞击荷载。落锤为刚性，落锤底面附着变形装置BX，变形装置BX用以模拟落锤的变形，共设计6组变形装置。桥墩模型的尺寸、配筋图和加载示意图见图