墩柱计算的教案

墩柱计算的教案第1页/共80页1、墩柱计算内容内力计算：墩柱计算截面的弯矩和轴力。《通用规范》4.3荷载组合：根据不同验算要求，分别进行承载能力组合及正常使用组合。《通用规范》4.1.6~4.1.7偏心受压构件截面验算：承载能力验算、正常使用验算第2页/共80页剪力：恒载、活载、制动力、支摩力、升降温作用、徐变收缩

作用等弯矩：剪力引起的弯矩,恒载偏心引起弯矩轴力：恒载、活载等2、墩柱内力计算（《通用规范》4.3）第3页/共80页水平力计算1、汽车制动力：2、墩柱内力计算第4页/共80页水平力计算2、支摩阻力：F=G*μ如果水平力大于支摩阻力，按照支摩阻力取值2、墩柱内力计算第5页/共80页水平力计算3、体系升降温、收缩徐变引起的水平力，按照各墩进行刚度分配。升降温引起的水平力：F=Δ*Ki=α*t*L*Ki=0.00001*t*L*KiL----i墩距不动点的距离Ki——i墩的刚度t——升降温差收缩徐变可按照10°计算，与降温进行不利效应叠加。2、墩柱内力计算第6页/共80页水平力计算4、离心力：2、墩柱内力计算第7页/共80页水平力计算5、地震力：按照规则桥梁计算，作为偶然荷载组合2、墩柱内力计算第8页/共80页水平力计算6、其他荷载——风荷载、水压力、冰荷载、撞击荷载2、墩柱内力计算第9页/共80页竖直力计算根据帽梁分析结果计算作用于墩顶的内力。2、墩柱内力计算第10页/共80页桥墩刚度计算及水平力分配2、墩柱内力计算第11页/共80页1、桥墩刚度计算K墩=3*0.8Ec*I/h3桥墩刚度计算及水平力分配计入桩土作用(m法)：简化不计桩土作用：2、墩柱内力计算第12页/共80页2、板式橡胶支座刚度计算桥墩刚度计算及水平力分配2、墩柱内力计算第13页/共80页3、刚度合成支座与墩柱刚度串联，再多个墩柱并联，得到一联桥下部结构的抗推刚度，水平力按照各墩占一联刚度比进行分配。K合=K*Kr/(K+Kr)K、Kr——分别是墩柱和支座刚度桥墩刚度计算及水平力分配2、墩柱内力计算第14页/共80页其他计算荷载1、考虑施工因素，上部结构恒载的偏心作用2、位于纵坡上，支座不能保证决对水平，重力可能产生水平分力。3、顺桥向和横桥向弯矩组合2、墩柱内力计算第15页/共80页规范基本规定3、荷载组合第16页/共80页3、荷载组合规范基本规定第17页/共80页4、截面验算桥墩承载力验算按照偏心受压构件计算第18页/共80页桥墩承载力验算4、截面验算第19页/共80页桥墩抗裂验算4、截面验算第20页/共80页桥墩位移验算85规范对桥墩位移有规定，现04规范取消，可参考85规范。4、截面验算第21页/共80页4x20m预应力混凝土空心板，桥面连续，下部采用柱式墩（d120），钻孔灌注桩基础（d150）。支座均采用板式橡胶支座。空心板计算示例5、计算示例第22页/共80页1、本例为4x20m预应力混凝土空心板，桥面连续，下部采用柱式墩，钻孔灌注桩基础。支座均采用板式橡胶支座墩柱基桩计算第23页/共80页桥墩刚度计算空心板计算示例5、计算示例第24页/共80页桥墩刚度计算——考虑桩土作用空心板计算示例5、计算示例柱顶水平位移:delta=0.0803m2#墩K=3*1000/0.0803=37359.9

kn/m第25页/共80页支座刚度计算空心板计算示例5、计算示例第26页/共80页墩柱刚度计算空心板计算示例5、计算示例第27页/共80页水平力计算1、汽车制动力：按照车道荷载计算：F=(4*20*10.5+240)*10%*3*0.78=252.7kN且不小于165*0.78*3=386.1kN则制动力F=386.1KN5、计算示例空心板计算示例第28页/共80页水平力计算2、温度变化影响力、混凝土收缩影响力计算5、计算示例空心板计算示例第29页/共80页墩柱水平力计算5、计算示例空心板计算示例第30页/共80页验算截面（柱底截面）内力计算5、计算示例空心板计算示例第31页/共80页墩柱基桩计算采用手算或者软件计算，以桥博为例：截面验算5、计算示例空心板计算示例墩柱为一端固定一端自由，取为2L=10m第32页/共80页采用手算或者软件计算，以桥博为例：截面验算5、计算示例空心板计算示例第33页/共80页配筋：5、计算示例空心板计算示例抗震设防7度及以上墩柱塑性铰区箍筋满足抗震细则要求第34页/共80页构造要求：5、计算示例空心板计算示例现质检对保护层厚度控制很严格，设计可适当加大保护层厚度便于施工控制。第35页/共80页构造要求：5、计算示例空心板计算示例第36页/共80页中小桥下部结构计算2010年12月（基桩计算）第37页/共80页1、基桩计算内容桩身截面内力计算及截面验算桩长计算第38页/共80页2、桩身截面内力计算及截面验算计算内容和方法与墩柱相同：计算桩身的最大弯矩，一般在地面以下3m左右。提取该计算截面的内力进行配筋计算及截面验算。均采用m法（详见桥涵地基与基础设计规范附录P）第39页/共80页2、桩身截面内力计算及截面验算第40页/共80页偏心受压构件，计算与墩柱一样。桩的计算长度取值，新规范未作规定，参考85地基规范:2、桩身截面内力计算及截面验算第41页/共80页也可用有限元程序的土弹簧模拟桩土作用，具体可参考《桥梁设计与计算》书中及参考文献2、桩身截面内力计算及截面验算土弹簧刚度：K=b1*S*m*yb1---计算宽度S—桩单元长度y—单元深度第42页/共80页2、桩身截面内力计算及截面验算桩基配筋根据计算结果配筋，参考《高指桩基设计指导意见》：摩擦桩：1、第一批截断主筋深入地下长度L，按L1=4/α计算（α为土中基础变形系数），2、最下层为素砼段，最大长度不超过8倍桩径；3、桩基沉淀层厚度：

嵌岩桩：桩基钢筋通长沉淀层厚度：第43页/共80页2、桩身截面内力计算及截面验算桩基配筋第44页/共80页2、桩身截面内力计算及截面验算桩基检测：桩长<50m,可采用小应变方法检测。桩长≥50m,采用声波透射动测法埋声测管：

桩径d<180cm:3根桩径d≥180cm:4根

注意为了施工方便，延伸主筋固定声测管第45页/共80页桩顶反力计算（JTGD63-2007公路桥涵地基与基础设计规范）3、桩长计算注意：荷载系数为1.0，不是1.2or1.4，计入冲击系数0.3第46页/共80页3、桩长计算注意：1、考虑负摩阻力。2、考虑冲刷、河床变化等引起有效持力层变化第47页/共80页3、桩长计算摩擦桩第48页/共80页3、桩长计算1、桩身自重与置算土重的差值，一般按照25-18=7kN/m3考虑2、持力层为砂性土（粉砂、亚砂土等），完全考虑浮力，γ2=8kN/m3。建议要求地堪单位在报告中明确持力层的透水性。3、如无土的详细资料，可偏保守计算取值。摩擦桩第49页/共80页3、桩长计算嵌岩桩第50页/共80页3、桩长计算嵌岩桩1、中风化岩作为嵌岩桩计算，强风化仍然作为摩擦桩计算。2、单轴饱和抗压强度：条文说明对嵌岩桩持力层的岩性做了规定：第51页/共80页3、桩长计算嵌岩桩1、嵌岩深度按照规范5.3.5计算2、如果桩较长（摩擦嵌岩桩），桩端弯矩很小，考虑岩层变化、风化差异、裂隙发育等不利因素，可按照1.5~2d的嵌岩深度考虑。嵌岩深度：第52页/共80页3、桩长计算嵌岩桩加强钻孔分布，确保地质资料准确可靠

《公路工程地质勘测规范》（JTJ064-98）6.3.3条：第53页/共80页3、桩长计算实例宿新高速（新沂段）——09年完成施工图设计，现已完成大部分下部基础施工。岩层分布变化大，中风化层在地面线以下5~15m不等北沟枢纽互通桥中风化岩层第54页/共80页3、桩长计算实例宿新高速（新沂段）——09年完成施工图设计，现已完成大部分下部基础施工。岩层分布变化大，中风化层在地面线以下5~15m不等北沟枢纽互通桥第55页/共80页3、桩长计算实例宿新高速（新沂段）——09年完成施工图设计，现已完成大部分下部基础施工。北沟枢纽互通桥强风化花岗岩中风化花岗岩全风化花岗岩第56页/共80页3、桩长计算实例施工方法：冲击钻、人工挖孔等钻孔布置：隔墩布置钻孔，要求进入中风化层至少5m设计桩长在10~22m不等，嵌岩>3m，现场结合钻孔情况进行了调整。北沟枢纽互通桥冲击钻冲击钻第57页/共80页中小桥下部结构计算2010年12月（帽梁计算）第58页/共80页1、帽梁计算内容帽梁截面内力计算截面验算

持久状况承载能力极限状态下抗弯、抗剪能力计算，和持久状况正常使用极限状态下裂缝宽度验算。第59页/共80页计算方法一：汽车荷载通过各梁进行传递至帽梁，并根据上部结构特点分布采用刚（铰）接板法等。桥梁通、BRGcap等均采用此方法。2、计算方法——先纵向计算再横向第60页/共80页

计算方法二：汽车荷载直接作用在盖梁上面，进行影响线加载。采用常规的杆系程序计算即可。2、计算方法——先纵向计算再横向第61页/共80页3、盖梁内力计算规范规定第62页/共80页3、盖梁内力计算规范规定第63页/共80页3、盖梁内力计算规范规定（）抗弯计算：抗剪计算：裂缝计算：第64页/共80页3、盖梁内力计算规范规定（）第65页/共80页3、盖梁内力计算其他施工阶段计算：注意施工阶段架桥机运梁验算第66页/共80页4、计算实例本例为4x20m预应力混凝土空心板，桥面连续，下部采用柱式墩，钻孔灌注桩基础。支座均采用板式橡胶支座1、第67页/共80页4、计算实例结构判别根据规范8.2.1~8.2.3.盖梁与柱的线刚度之比小于5，本例题按刚构计算。第68页/共80页4、计算实例内力计算（桥博程序计算）第69页/共80页4、计算实例内力计算

（桥博程序计算）第70页/共80页4、计算实例内力计算（桥博程序计算）第71页/共80页4、计算实例截面验算——抗弯验算第72页/共80页4、计算实例截面验算