第二篇第七章-支座与墩台计算(简版).pptx

作用在支座上的竖向力有结构自重的反力。计算汽车荷载效应时，应计入冲击影响力。直线桥梁的支座，一般仅需计入纵向水平力。斜桥和弯桥的支座，还需要考虑横向水平力。汽车荷载产生的制动力，根据车道数确定。当采用厚度相等的板式橡胶支座时，制动力可平均分配至各支座。第一节 支座的计算一、支座的受力特点与结构变形要求 支座应在结构图式许可的条件下，具有适应结构运营过程中必要变形的功能。二、板式橡胶支座的设计计算（一）支座尺寸确定 在一般情况下，面积由橡胶支座控制设计：支座平面尺寸式中：支座压力标准值，汽车荷载应计入冲击系数；Ae 支座有效承压面积（承压加劲钢板面积）；支座使用阶段的平均压应力限值，支座厚度ahtg0.5-0.7（二）支座偏转与平均压缩变形验算 主梁受荷挠曲时，梁端将产生转动角为(如下图)，但不允许其与支座间产生脱空现象。支座偏转图示ha12 忽略薄钢板的变形，支座总的平均压缩变形为:偏转角为:Eb为橡胶弹性体体积模量：Eb=2000MPa得到支座偏转图示ha12上式表明支座压缩变形相对于转角不能太小；另一方面支座的压缩变形又不能太大，规范规定：上两式得到：必须保证支座不脱空：保证橡胶支座与梁底或墩台顶面之间不发生相对位移:由结构自重引起的支座反力标准值；:由结构自重标准值和0.5倍汽车荷载标准值（计入 冲击系数）引起的支座反力；:由汽车荷载引起的制动力标准值。（三）支座抗滑性验算对于聚四氟乙烯滑板式橡胶支座的摩擦力应符合如下规定不计汽车制动力时计入汽车制动力时保证聚四氟乙烯滑板上的摩擦力不超过使橡胶支座产生超过允许的剪切角 三、成品盆式橡胶支座的选配 1、成品盆式橡胶支座的地区适用性 成品盆式橡胶支座的适用地区应考虑温度和地震两个因素。以确定适配常温型或耐寒型支座和采用何种抗震型支座或抗震措施。2、各种类型成品盆式橡胶支座的合理选配 盆式橡胶支座能否适用于所设计的桥梁，首先考虑的是其容许转角容许转角及水平能承受的推力推力能否满足要求。转角特大，可采用球型支座。在一般情况下，固定端选用固定支座，活动端选用活动支座。但若横桥向伸缩值不容忽视的时候，可将单方向活动支座转过90横置梁下，使其顺桥向起固定支座的作用下，而横桥向则起活动支座的作用。第二节第二节 桥梁墩台的计算桥梁墩台的计算 作用结构重力、土的重力和土侧压力、预加力（组合式桥墩）、混凝土收缩及徐变作用、水的浮力及基础变位；永久作用：永久作用：汽车荷载、汽车冲击力、离心力、汽车引起的土侧压力、人群荷载、汽车制动力、风荷载、流水压力、冰压力、温度作用、支座摩阻力；可变作用：可变作用：偶然荷载：偶然荷载：船舶或漂流物撞击作用、地震作用；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，给出可能同时作用的组合，以确定出最不利的受力状态。段，给出可能同时作用的组合，以确定出最不利的受力状态。一、作用及组合作用及组合（一）作用的计算 上部结构恒载传至墩台的计算值，由桥梁支座反力计算确定。墩台在水下和土中部分自重的计算方法，根据地基土的性质加以考虑。位于透水性地基上的墩台，验算稳定时，应采用设计水位的浮力；验算地基应力时，仅考虑低水位时的浮力，或不考虑水的浮力。基础嵌入不透水性地基的墩台不考虑桩的浮力。当地基是否透水未定时，按透水与不透水，以最不利荷载组合计算。1、恒载和水的浮力桥台或挡土墙后侧的土压力，按主动土压力主动土压力计算；墩、台、挡土墙前侧地面以下不受冲刷部分土的侧压力可按静土压力计算。2、土侧压力主动土压力被动土压力静土压力（1）土层特性无变化且无汽车荷载时:主动土压力着力点自土层底面算起，C=H/3。（2）土层特性无变化但有汽车荷载时:主动土压力着力点自土层底面算起，（3）土层特性有变化时分层计算3、汽车荷载冲击力桩柱式墩台以及其它轻型墩台，应计入冲击力；重力式墩台，冲击力的作用衰减很快，不计冲击影响。4、汽车荷载的制动力 制动力可按公路桥涵设计规范中有关规定计算。在计算墩台时，制动力可移至支座铰中心或支座底座面上。5、流水压力及冰压力 流水压力，可按公路桥涵设计规范的有关规定计算。流水压力的合力作用点，假定在设计水位以下1/3水深处，即假定河底的流速为零，作用力的分布呈倒三角形。冰压力有竖向和水平向作用力，主要是水平向作用力。6、船舶或漂流物的撞击力 漂流物的撞击力，在无实际资料时可按下式估算：7、地震作用 下部结构的震害：墩台和基础截面强度、延性和稳定性不够，以致发生结构开裂、折断、位移而引起落梁等。船舶的撞击作用，在无实际资料时可按规范中的给定值计算。（二）作用效应组合 在墩台的计算中，需考虑按顺桥向(与行车的方向平行)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。在所有荷载中，车辆荷载的变动对荷载组合起着支配作用。作用效应组合原则：（1）只有可能同时出现的作用，才进行其效应的组合；）只有可能同时出现的作用，才进行其效应的组合；（2）当可变作用的出现对墩台产生有利影响时，该作用不应参与组合；）当可变作用的出现对墩台产生有利影响时，该作用不应参与组合；（3）实际不可能同时出现的作用或同时参与组合的概率很小的作用，不）实际不可能同时出现的作用或同时参与组合的概率很小的作用，不 考虑其作用效应的组合；考虑其作用效应的组合；（4）施工阶段作用效应的组合，根据需要和所处条件而定；）施工阶段作用效应的组合，根据需要和所处条件而定；（5）多个偶然作用不同时参与组合。）多个偶然作用不同时参与组合。需根据不同的验算内容选择各种可能的最不利荷载组合。图4-2-1 梁桥桥墩荷载组合图式 桥墩图4-2-2 桥梁横向布载情况）桥墩在顺桥向承受最大竖向荷载的组合。）桥墩在顺桥向承受最大偏心和最大弯矩的组合。）桥墩承受最大横桥方向的偏心和最大弯矩的组合。）桥墩在施工阶段的受力验算。各种不同的荷载组合，均应满足公路桥涵设计规范中所规定的强度安全系数、容许偏心距和稳定系数。桥台 活载可以布置在桥跨结构上，也可布置在台后，组合时下列几种加载情况可作参考：1）在桥跨结构上布置车辆荷载，制动力（向桥孔方向），并考虑台 后土侧压力(考虑最大弯矩组合)；2）在台后破坏棱体上布置车辆荷载，并考虑台后土侧压力(考虑最大水平力与最大反向弯矩组合)；3）在桥跨结构上和台后破坏棱体上都布置车辆荷载，制动力（向桥孔方向），并考虑台后土侧压力(考虑最大竖向力组合)。二、桥梁墩台的计算与验算重力式墩台（圬工结构）承载力偏心距稳定性轻型墩台（钢筋混凝土结构）：还需验算弹性位移（一）重力式墩台1、截面承载力验算 主要采用圬工材料建造，一般为偏心受压构件，截面承载力的设计验算采用概率论为基础的极限状态法，以方程表示为：验算截面墩台身的基础顶面墩台身截面突变处墩台帽交界处墩身截面高墩应沿竖向每隔23m验算一个截面 验算截面的内力计算 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，、得到并按下式计算的相应偏心距:承载力验算（砌体截面）（混凝土截面）（承载力影响系数）截面偏心距验算 当轴向力的偏心距超过规范的偏心距限值时，按下列公式重新确定截面尺寸：2、墩台整体稳定验算抗倾覆稳定验算抗滑移稳定验算式中：kc为墩台抗滑动稳定系数；抗滑稳定水平力总和；滑动水平力总和。作用组合验算项目稳定系数使用阶段永久作用（不计收缩徐变和浮力）和汽车、人群的标准值效应组合抗倾覆抗滑动1.51.3各种作用（不包括地震）的标志值效应组合抗倾覆抗滑动1.31.2施工阶段作用标准值效应组合抗倾覆抗滑动1.21.2抗倾覆和抗滑移的稳定性系数抗倾覆和抗滑移的稳定性系数3、墩台顶水平位移计算 水平位移的规定：对于高度超过20m的重力式墩台及轻型墩台，应验算顶端水平方向的弹性位移，墩台顶面水平位移的容许极限值为：水平弹性位移的计算：认为墩台身相当于一个固定在基础顶面的悬臂梁，不考虑上部结构对墩台顶位移的约束作用。式中：L为相邻墩台间最小跨径，跨径小于25m时以25m计（二）柱式桥墩的计算1、盖梁的计算计算图式作用计算内力计算配筋验算 计算模式 桩柱的钢筋伸入盖梁内，盖梁与桩柱刚接为刚架结构。双柱式墩台，当盖梁的刚度与桩柱的线刚度比大于5时，可按简支梁或悬臂梁进行计算和配筋，多根桩柱的盖梁可按连续梁计算。当线刚度比小于5时，或桥墩承受较大横向力时，盖梁应作为横向刚架的一部分予以验算。当盖梁计算跨径与梁高之比l/h，对简支梁l/h 2，对连续梁l/h 2.5时，应按深梁计算。对简支梁2l/h 5，对连续梁2.5l/h 5时，应按短梁计算。对简支梁和连续梁l/h 5时，按一般构件计算。作用计算 主要考虑上部结构恒载支反力、盖梁自重及活载。最不利活载加载，首先可根据上部结构支反力影响线确定活载最大支反力，其次是根据盖梁内力影响线决定活载最不利横向布置。内力计算 内力计算时，可考虑桩柱支承宽度对削减负弯矩尖峰的影响。桥墩台沿纵向的水平力及当盖梁在沿桥纵向设置两排支座时，活载的偏心力对盖梁将产生扭矩，应予以考虑。桥台的盖梁计算，一般可不考虑背墙与盖梁的共同受力，必要时也可考虑背墙与盖梁的共同受力，盖梁按L形截面计算。配筋验算 根据弯矩包络图配置受弯钢筋；根据剪力包络图配置斜筋和箍筋；计算各控制截面扭矩所需要的箍筋及纵向钢筋。2、墩台柱的计算 作用计算 桥墩桩柱的恒载有上部结构的恒载反力、盖梁的重量，以及桩柱的自重；桩柱承受的活载按设计荷载进行不利加载计算。桥墩的水平力有支座摩阻力和汽车制动力等。桥台桩柱（包括双片墙式台身）除上述各力之外还有台后土压力、活载引起的水平土压力及溜坡的土压力等。配筋计算 在最不利的内力组合之后，按钢筋混凝土偏心受压构件，先配筋再作验算。3、墩台顶部位移 等截面桥墩，由于墩顶承受弯矩（M）、水平力（T）及沿墩高梯形分布的水平荷载所引起的墩顶位移可按下式计算：M 作用在墩顶的弯矩（MPa）（包括制动 力和恒、活载偏心等引起的弯矩）；T 作用在墩顶的水平力（kN）；q1由于风力等沿墩高均匀分布的水平外力（kN）；q2 由于风力等沿墩高成三角形分布的水平荷载（kN）；H 桥墩高度。