桥梁工程课件第五篇第二章桥梁墩台计算

1、第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第二章桥梁墩台计算1 第二章第二章 桥梁墩台计算桥梁墩台计算 第一节第一节 作用及其效应组合作用及其效应组合 第二节第二节 重力式桥墩计算与验算重力式桥墩计算与验算 第三节第三节 桩柱式桥墩计算桩柱式桥墩计算 第四节第四节 柔性排架墩计算柔性排架墩计算 第五节第五节 桥台计算桥台计算 第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第二章桥梁墩台计算2 第一节第一节 作用及其效应组合作用及其效应组合 一、桥墩计算中的作用一、桥墩计算中的作用 恒载、土重、预应力（组合式桥墩）、混凝土收缩及徐变恒载、土重、预应力（组合式桥墩）、混凝土收缩及徐变

2、的影响力、基础变位影响力、水的浮力；的影响力、基础变位影响力、水的浮力； 1.1.永久作用：永久作用： 汽车荷载、汽车冲击力、离心力、人群荷载；风力、汽汽车荷载、汽车冲击力、离心力、人群荷载；风力、汽 车制动力、流水压力、冰压力、支座摩阻力；在超静定车制动力、流水压力、冰压力、支座摩阻力；在超静定 结构中尚需考虑温度变化的影响力；结构中尚需考虑温度变化的影响力； 3.3.偶然作用：偶然作用： 总之，在墩台设计计算过程中，应根据墩台的受力与工作阶段，总之，在墩台设计计算过程中，应根据墩台的受力与工作阶段， 给出可能同时作用荷载的组合，以确定出最不利的受力状态。给出可能同时作用荷载的组合，以确定出

3、最不利的受力状态。 2.2.可变作用可变作用: : 地震作用、船只或漂流物撞击力地震作用、船只或漂流物撞击力 第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第二章桥梁墩台计算3 在所有荷载中，车辆荷载的变动对荷载组合起着支配作用。在所有荷载中，车辆荷载的变动对荷载组合起着支配作用。 验算墩身强度验算墩身强度 墩身截面的合力偏心距墩身截面的合力偏心距 桥墩的稳定性桥墩的稳定性 因此，需根据不同的验算内容选择各种可能的最不利荷载组合因此，需根据不同的验算内容选择各种可能的最不利荷载组合。 桥墩桥墩 （二）作用效应组合（二）作用效应组合 桥梁墩台计算时，预先很难确定那一种荷载组合最不利。通常需要

4、桥梁墩台计算时，预先很难确定那一种荷载组合最不利。通常需要 对各种可能的荷载进行组合计算，满足各种不同的要求。在墩台的计算对各种可能的荷载进行组合计算，满足各种不同的要求。在墩台的计算 中，尚需考虑按顺桥向中，尚需考虑按顺桥向( (与行车的方向平行与行车的方向平行) )和横桥向分别进行，故在荷和横桥向分别进行，故在荷 载组合时也需按纵向及横向分别计算。载组合时也需按纵向及横向分别计算。 第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第二章桥梁墩台计算4 1第一种组合：按桥墩各截面上可能产生的最大竖向力的情况进行组合。第一种组合：按桥墩各截面上可能产生的最大竖向力的情况进行组合。 用来验算顺

5、桥向墩身强度和偏心、地基承载能力和偏心。用来验算顺桥向墩身强度和偏心、地基承载能力和偏心。 2第二种组合：按桥墩各截面在顺桥向可能产生的最大偏心和最大弯矩的第二种组合：按桥墩各截面在顺桥向可能产生的最大偏心和最大弯矩的 情况进行组合。用来验算顺桥向墩身强度和偏心、地基承载能力和偏心以情况进行组合。用来验算顺桥向墩身强度和偏心、地基承载能力和偏心以 及桥墩的稳定性。及桥墩的稳定性。 第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第二章桥梁墩台计算5 3第三种组合：按桥墩各截面在横桥向可能产生的最大偏心和最大弯矩的第三种组合：按桥墩各截面在横桥向可能产生的最大偏心和最大弯矩的 情况进行组合。用

6、来验算横桥向墩身强度和偏心、地基承载能力和偏心以情况进行组合。用来验算横桥向墩身强度和偏心、地基承载能力和偏心以 及桥墩的稳定性。及桥墩的稳定性。 第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第二章桥梁墩台计算6 2. 拱桥重力式桥墩拱桥重力式桥墩 （1）顺桥方向的作用及其组合）顺桥方向的作用及其组合 对于普通桥墩应为相邻两孔的永久作用，在一孔或跨径较大的一孔满对于普通桥墩应为相邻两孔的永久作用，在一孔或跨径较大的一孔满 布汽车车道荷载和人群荷载，其它可变作用中的汽车制动力、纵向风力、布汽车车道荷载和人群荷载，其它可变作用中的汽车制动力、纵向风力、 温度影响力等并由此对桥墩产生不平衡水平

7、推力、竖向力和弯矩。温度影响力等并由此对桥墩产生不平衡水平推力、竖向力和弯矩。 对于单向推力墩则只考虑相邻两孔中跨径较大一孔的永久作用力效应。对于单向推力墩则只考虑相邻两孔中跨径较大一孔的永久作用力效应。 第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第二章桥梁墩台计算7 （2）横桥向的作用及其组合）横桥向的作用及其组合 在横桥方向作用于桥墩上的外力有风力、流水压力、冰在横桥方向作用于桥墩上的外力有风力、流水压力、冰 压力、船只或漂浮物撞击力、地震力等。但是对于公路桥梁，压力、船只或漂浮物撞击力、地震力等。但是对于公路桥梁， 横桥方向的受力验算一般不控制设计。横桥方向的受力验算一般不控制设

8、计。 第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第二章桥梁墩台计算8 2. 验算截面的内力计算验算截面的内力计算 NN slsoj N M e0 3. 承载能力极限状态验算承载能力极限状态验算 m j aj ARN/ 2 )( )(1 w o m o r e y e 1. 验算截面的选取验算截面的选取 墩身的基础顶面墩身的基础顶面 墩身截面突变处墩身截面突变处 与墩台帽交界的墩身截面与墩台帽交界的墩身截面 高墩（每高墩（每23m取一截面）取一截面） 按照各种组合，分别计算各验算截面的竖向力 、水平力 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: N M H 第二节第

9、二节 重力式桥墩计算与验算重力式桥墩计算与验算 一、截面承载能力极限状态验算一、截面承载能力极限状态验算 第二节第二节 重力式桥墩计算与验算重力式桥墩计算与验算 第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第二章桥梁墩台计算9 4.4.截面偏心距验算截面偏心距验算 桥墩承受偏心受压荷载时，各验算截面在各种组合的偏心距应小于的容许值。如果超过时，可按下式确定截面 尺寸： m o j w j W Ae AR N ) 1( 1 第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第二章桥梁墩台计算10 1、抗倾覆稳定性验算、抗倾覆稳定性验算 0 0 0 )()( K e x hTeP Px M

10、M K iiii i 倾 稳 2、抗滑动稳定性验算、抗滑动稳定性验算 c i i c K T Pf K 基础底面与地基土之间的摩擦基础底面与地基土之间的摩擦 系数，其值为系数，其值为0.250.250.70.7，可根据土，可根据土 质情况参照质情况参照采用；采用； f 在桥墩抗倾覆、抗滑移稳定性验算时，在桥墩抗倾覆、抗滑移稳定性验算时， 应分别按常水位和设计洪水位两种情况考应分别按常水位和设计洪水位两种情况考 虑水的浮力。虑水的浮力。 二、桥墩稳定性验算二、桥墩稳定性验算 第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第二章桥梁墩台计算11 第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计

11、算第二章桥梁墩台计算12 第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第二章桥梁墩台计算13 三、相邻墩台均匀沉降差三、相邻墩台均匀沉降差 当墩台建筑在地质情况复杂、土质不均匀及承载力较差的地基当墩台建筑在地质情况复杂、土质不均匀及承载力较差的地基 上，以及相邻跨径差别悬殊而需计算沉降差或跨线桥净高需预先考上，以及相邻跨径差别悬殊而需计算沉降差或跨线桥净高需预先考 虑沉降量时，均应计算其沉降。虑沉降量时，均应计算其沉降。 在多层土上的墩台基础，其最终沉降量可用分层总和法计算。在多层土上的墩台基础，其最终沉降量可用分层总和法计算。 桥规桥规规定相邻墩台均匀沉降差，不应使桥面形成大于规定相邻

12、墩台均匀沉降差，不应使桥面形成大于2%0的的 纵坡。对于超静定结构，桥梁墩台间的均匀沉降差除应满足桥面纵纵坡。对于超静定结构，桥梁墩台间的均匀沉降差除应满足桥面纵 坡要求，还应满足结构的受力要求。坡要求，还应满足结构的受力要求。 第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第二章桥梁墩台计算14 四、基础底面土的承载力和偏心距验算四、基础底面土的承载力和偏心距验算 1.1.基底土的承载力验算基底土的承载力验算 0 e k W M A N max 0 e k ac N x 2 max k bc N y 2 max 顺 桥 向 横 桥 向 其中: 地基容许承载力提高系数 k 32 22110

13、 hkbk mbmb mbmb 1010 22 取， 取， A W 第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第二章桥梁墩台计算15 2.2.基底偏心距验算基底偏心距验算 为了使恒载基底应力分布比较均匀，防止基底最大压应力与最小压应为了使恒载基底应力分布比较均匀，防止基底最大压应力与最小压应 力相差过大，导致基底产生不均匀沉陷和影响桥墩的正常使用，故在设计力相差过大，导致基底产生不均匀沉陷和影响桥墩的正常使用，故在设计 时，应对基底合力偏心距加以限制，在基础纵向和横向，其计算的荷载偏时，应对基底合力偏心距加以限制，在基础纵向和横向，其计算的荷载偏 心距应满足表心距应满足表5-2-3的要

14、求。的要求。 N M e 0 第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第二章桥梁墩台计算16 恒载、土重和台后侧向土压力台后侧向土压力、预应力（组合式桥墩）、 混凝土收缩及徐变的影响力、水的浮力； 永久作用：永久作用： 汽车荷载、汽车冲击力、离心力、汽车荷载引起的侧向汽车荷载引起的侧向 土压力土压力、人群荷载；汽车制动力、不考虑风力、流水压不考虑风力、流水压 力、冰压力、力、冰压力、支座摩阻力；在超静定结构中尚需考虑温 度变化的影响力； 偶然作用：偶然作用：地震力（不考虑船只或漂流物撞击力） 可变作用：可变作用： 第五节 桥台计算 一、重力式桥台的计算 1. 作用在桥台上的荷载 桥台的计算荷载与桥墩计算中荷载基本相同，包括： 第五篇第五篇 桥梁墩台桥梁墩台 第二章桥梁墩台计算第