桥梁下部结构计算(要点总结)

1．梁、板式桥墩台作用效应组合1．1梁、板式桥墩第一种组合：按在桥墩各截面和基础底面可能产生最大竖向力的状况组合。此时汽车荷载应为两跨布载，集中荷载布在支座反力影响线最大处。若为不等跨桥墩，集中荷载应布置在大跨上支座反力影响线最大处，其他可变荷载作用方向应与大跨支座反力作用效果相同。它是用来验算墩身强度和基地最大压应力的。第二种组合：按在桥墩各截面顺桥向上可能产生最大偏心距和最大弯矩的状况组合。此时应为单跨布载。若为不等跨桥墩，应大跨布载。其他可变作用方向应与汽车荷载反力作用效果相同。它是用来验算墩身强度、基底应力、偏心距和稳定性的。第三种组合：当有冰压力或偶然作用中的船舶或漂流物是，按在桥墩各截面横桥向可能产生与上述作用效果一致的最大偏心距和最大弯矩的状况组合。此时顺桥向应按第一种组合处理，而横桥向可能是一列靠边布载（产生最大横向偏心距）；也可能是多列偏向或满布偏向（竖向力较大，而横向偏心较小）。它是用来验算横桥向上的墩身强度、基底应力、横向偏心距及稳定性的。1．2梁、板式桥台第一种：汽车荷载仅布置在台后填土的破坏棱体上（此时根据通规，以车辆荷载形式布载）；第二种：汽车荷载（以车道荷载形式布载）仅布置在桥跨结构上，集中荷载布在支座上；第三种：汽车荷载（以车道荷载形式布载）同时布置在桥跨结构和破坏棱体上，此时集中荷载可布在支座上或台后填土的破坏棱体上。2．桩柱式墩台验算——盖梁计算2．1作用的特点及计算作为梁式桥，上部荷载是以集中力的形式作用于盖梁上，所以作用的作用位置是固定的，而其作用力的大小，随着汽车横向布置不同而变化。汽车横向布置原则是依据盖梁验算截面产生最大内力的不利状况而确定。一般计算盖梁时汽车横向布置及横向分配系数计算可做如下考虑：2.1.1单柱式墩台盖梁在计算盖梁支点负弯矩及各主梁位置截面的剪力时，汽车横桥向非对称布置（即按规范要求靠一侧布置），横向分配系数按偏心受压法计算。2.1.2双柱式墩台盖梁在计算盖梁柱顶处负弯矩时，汽车横桥向采用非对称位置，横向分配系数采用偏心受压法计算；在计算盖梁跨中弯矩时，汽车横桥向采用对称布置，横向分配系数采用杠杆法计算。2.1.3多柱式墩台盖梁汽车横桥向要按盖梁各控制截面内力影响线来布置，横向分配系数采用杠杆发计算，同时要注意由于多柱式墩台上部桥面比较宽，人行道亦相应较宽，边梁可能是在人行道下，所以应注意由于杠杆法计算横向分配系数偏小，而用非对称布置偏心受压法又对边梁计算偏大的问题。2．2盖梁计算时，主梁传下的活载均应考虑冲击系数。3．实体式高墩、钢筋砼柔性墩对于墩高大于20m实体式高墩、钢筋砼柔性墩，在计算墩顶位移时，认为墩身相当于一个固定在基础或承台顶面的悬臂梁，不考虑上部结构对墩顶位移的约束作用。4．柔性墩计算要点柔性墩桥是由桥台、柔性墩（有时含刚性墩）和梁组成的一联多孔或多联多孔的连续铰接（对简支梁）或连续刚接（对连续钢架）的超静定框架结构。4．1柔性墩的计算图式，简化的基本假设如下4.1.1柔性墩视为上端铰支、下端固定的超静定梁，下端固定位置按桩基础考虑地基土性质确定lp的要求办理。4.1.2引起墩顶位移的各种影响力分别进行力学分析计算，忽略这些力的相互作用影响，内力计算采用叠加原理。4.1.3计算制动力时，按联内各墩、台的抗推刚度（使墩（台）顶产生单位水平唯一时所需在墩（台）顶施加的水平力）分配4．2顺桥向墩顶水平位移计算4.2.1汽车制动力引起的墩顶位移不考虑梁在水平力作用下的变形，则一联内各墩水平位移相同，由制动力引起的墩顶位移可近似按下式计算，即，Δ1——汽车制动力作用下联内各墩（台）顶水平位移；T——作用联内的制动；Ki——联内各墩（台）的抗推刚度。，——单位里作用在第i个柔性墩顶时产生的水平位移；lp——第i个柔性墩的计算高度；EI——墩身刚度。当桩在土中嵌固点较深需考虑桩侧土的弹性抗力是，可按桩基础计算δi。4.2.2温度变化时量的伸缩引起的墩顶位移在架梁后，梁体会因为外界温度的升高与降低（相对架梁时温度）而伸长或缩短，从而使柔性墩顶产生水平位移。在计算墩的位移时，首先需要确定温度变化时位移零点的位置。X0——位移零点至0号墩的距离；i——墩的序号，i=0,1,2，……，n，n为总墩数减1；L——桥梁跨径。如果用X1，X2，X3……标示各墩至位移零点的距离，则的各墩顶由温度变化引起的水平位移为：Δ2=αtXiΔ2——温度变化时梁的伸缩引起的墩顶水平位移；α——梁体砼的线性膨胀系数；t——计算最高（底）温度与架梁时温度的差值。4.2.3梁体砼收缩徐变产生的墩顶位移梁体砼收缩徐变产生的墩顶位移，Δ3应分别按钢筋砼梁和预应力砼梁计算，计算方法见《桥梁墩台与基础》P72~P73。4.2.4架梁时残留的墩顶位移施工架梁过程中，墩顶在架梁施工荷载作用下会发生部分水平位移，规范规定，通过每个柔性墩单独考虑可采用Δ4=0.3cm。以上四种墩顶位移为公路桥梁一般应该考虑的项目，可结合实际取舍，确定墩顶发生的总水平位移Δ=Δ1+Δ2+Δ3+Δ4。4．3墩身内力计算4.3.1墩顶水平位移产生的内力计算前述墩顶产生的总水平位移Δ的水平力，y（墩顶至墩身某截面的距离）处截面弯矩为：My1=T1·y4.3.2顺桥向风力产生的内力计算4.3.3墩顶偏心弯矩产生的内力计算4.3.4墩顶轴向力产生的内力计算4.3.5墩身日照产生的温度内力5．空心高墩的计算要点一般较高的桥墩，墩身截面尺寸受偏心距和压应力值的控制，但当墩高超过30m时，墩身的稳定和墩顶位移量成为墩身截面需要考虑的控制条件。高墩一般都采用砼或钢筋砼空心结构。空心墩是空间板壳结构，受力与实体墩有所不同，设计中在检算强度、纵向弯曲稳定、墩顶水平位移等项目时，应考虑固端干扰力、局部稳定、温差等影响，还应考虑脉动风载引起的动力作用，即风振问题。5．1固端干扰力空心墩身与基础连接处，相当于固端得边界条件，对墩壁有约束作用，因而产生局部的纵向附加力和环向力，称为固端干扰力。该应力值较大，是空心高墩自有的受力特点所致，可用空间有限元法或壳