5-2墩台设计计算

m
1 ϕ= 1 1 + −1 ϕx ϕy

2

γ βl0 βx = 3.5iy γ βl0 βy = 3.5ix
ey 1+ ix
2
⋅
1 2 ey 1 + αβ y ( β y − 3) 1 + 1.33 ix
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4、抗剪强度验算
n
n
当拱桥相邻两孔的推力不相等时，需要验算拱座底截面的抗 剪强度。 砌体构件或混凝土构件直接受剪时，应按下列公式计算： γ0Vd ≤
1 Af vd + µf N k 1.4
n n n n n
2.2 重力式墩台计算
n
梁桥和拱桥的重力式桥墩，虽然荷载组合的内容稍有不 同，但对某个截面而言，这些外力都可以合成为竖向和 水平方向的合力(用ΣN、ΣHx及ΣHy表示)以及绕该截 面x-x轴和y-y轴的弯矩(用ΣMx和ΣMy表示)，如下图。 它们的验算内容和计算方法基本相同。
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M稳 x ⋅ ∑ Pi x x K1 = = = = M 倾 ∑( Pe e0 [ ∑( Pe i i ) + ∑(Ti hi ) i i ) + ∑(Ti hi ) ] ∑ P i
n n n n n n n n
n
M稳——稳定力矩； M倾——倾覆力矩； ΣPi——作用于基底的竖向力的总和； (Piei)——竖向力的偏心力矩； (Tihi)——各水平力对基底的力矩； x——基底截面重心至偏心方向截面边缘距离； e0——合力偏心距。 K1——抗倾覆稳定系数，根据不同组合，取 1.2/1.3/1.5（85版公路桥涵地基与基础设计规范）。 抗倾覆稳定性验算，一般只考虑顺桥向
n
M稳 x ⋅ ∑ Pi x x K1 = = = = M 倾 ∑( Pe e0 [ ∑( Pe i i ) + ∑(Ti hi ) i i ) + ∑(Ti hi ) ] ∑ P i
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二、作用效应组合
n
n n n n
n n
1、原则：根据不同的验算内容，选择各 种可能的最不利作用效应组合； 2、验算内容（重力式） 墩台身截面承载能力验算 基底应力及偏心距验算 整体稳定性验算——抗滑、抗倾覆稳定 性 墩顶水平位移（高度>20m时） 墩台沉降（必要时）
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式中：A——构件截面面积； ftmd——构件抗拉边层的弯曲抗拉强度设计值； Wx、Wy——构件y方向受拉边缘绕x轴的截面弹性抵抗矩和构 件x方向受拉边缘绕y轴的截面弹性抵抗矩； φ——砌体偏心受压构件承载力影响系数或混凝土轴心受压构 件弯曲系数，分别按前述方法计算或取定。
n n n
n
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3、作用效应组合
PK
n n
1）梁桥重力墩 第一种组合：按可能产生最 大竖向力的情况进行组合 活载（汽车、人群）布置： 纵向相邻两跨满布活载（汽 车荷载应采用车道荷载） 对应的验算内容：墩身截面 承载能力和基底应力。
n
n
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n n
3、偶然作用 地震作用；船只或漂浮物的撞击力；汽 车撞击力 4、施工荷载 施工过程中的临时结构、施工机具设备 及施工人员等
n n
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活载横向布置
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2）拱桥重力墩
n
n
普通墩：与梁 桥相似； 制动墩：只考 虑单孔（大跨） 恒载
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3）梁桥重力台
n
n
重力式桥台的计算与验算内容与重力式桥 墩相似，通常只需作顺桥向的验算，故桥 台在进行荷载布置及组合时，只考虑顺桥 方向。 桥台计算时与桥墩一样，也应根据各种可 能出现的情况进行荷载的最不利组合，而 汽车荷载可按以下三种情况布置：
构，应当考虑由于地基压密等引起的支座长期变位的影响，并 根据最终位移量按弹性理论计算构件截面的附加内力；
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1、永久作用
n
n
（5）水的浮力，位于透水性地基上的桥 梁墩台，当验算稳定时，应计算设计水 位时水的浮力；当验算地基应力时，仅 考虑低水位时的浮力，基础嵌入不透水 性地基的墩台，可以不计水的浮力，当 不能肯定是否透水时，则分别按透水或 不透水两种情况进行最不利的效应组合。 （6）土侧压力（桥台）
重力墩台与拱圈验算的区别
n n
n
n n
拱圈：验算分两部分 1）截面强度——砌体：计算构件承载力影响系数 φ时，不考虑构件长细比；混凝土，受压构件弯 曲系数φ取为1。 2）“强度-稳定”验算——φ、内力及偏心距计算与 上述第一部分不同。 重力式墩台：不分开验算 验算内容相当于拱圈的“强度-稳定”验算，但作用 效应组合的方式与拱圈第一部分验算相同。另 外，构件计算长度取值不同。
n
n
n
以上所述的各种组合方式是对重力式桥墩而言的， 对于其它形式的桥墩，则要根据它们的构造和受力 特点进行具体分析，然后参照上述的一般原则，进 行个别的荷载组合。需要注意的是： （1）不论对于哪一种形式的桥墩，在计算中对于各 种作用效应组合都要满足《桥规》所规定的强度安 全系数和结构稳定系数。 （2）《桥规》中规定，在作用效应组合中，有些荷 载不应同时考虑，例如在计入汽车制动力时，就不 应同时计入流水压力、冰压力和支座摩阻力，具体 参见《公路桥涵通用设计规范》JTG D60-2004。
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2、可变作用
n n n n
n n
(5)汽车荷载引起的制动力； (6)作用在墩身上的流水压力； (7)作用在墩身上的冰压力； (8)上部构造因温度变化对墩台产生的水平 力； (9)支座摩阻力； (10)汽车荷载（采用车辆荷载）引起的土 侧压力（桥台）。
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2、可变作用
n n
n n
（1）作用于上部结构的汽车荷载； （2）汽车冲击力，对于钢筋混凝土柱式 墩台应计入冲击力，对于重力式墩台则 不计； （3）人群荷载 （4）作用在上部构造和墩身上的纵、横 向风力；
ix = I x A iy = I y A
各参数参阅规范及拱圈 验算部分
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2）混凝土结构
l0/b l0/i <4 <14
1.00
γ0 Nd ≤ φAc fcd
16 56
0.72
混凝土轴心受压构件弯曲系数φ
n
第二种组合：按顺桥向、横桥向可能产生 最大水平力（最大偏心和最大弯矩）的情 况进行组合
n
n
n
活载布置：纵向相邻两跨中只 在其中一跨布置（不等跨时在 大跨上布置）、横向偏心布置 （一列或多列） 各种可能产生的纵、横向水平 力：风力、撞击力、流水压力 或冰压力、汽车制动力或支座 摩阻力、温度影响力等； 对应的验算内容：墩身截面承 载能力、基底应力及偏心距、 整体稳定性等。
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n n
n
（1）汽车荷载仅布置在桥跨结构上（图 a ）； （2）汽车荷载仅布置在台后填土的破坏棱体上 （图b ）； （3）汽车荷载同时布置在桥跨结构和破坏棱体上 （图c）。
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一端固定，一端自由 注：l为构件支承间的长度
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3）偏心距超限时的受压承载力计算
n
对于砌体或混凝土构件，当偏心距超过限值时，构件承载力应 按下式计算：
n
Af tmd γ0Nd ≤ ϕ Aex Aey + − 1 Wy W x
4 14
0.98
6 21
0.96
8 28
0.91
10 35
0.86
12 42
0.82
14 49
0.77
18 63
0.68
20 70
0.63
22 76
0.59
24 83
0.55
26 90
0.51
28 97
0.47
30 104
0.44
φ
构件计算长度
构件及其两端约束情况 两端固结 直杆 一端固定，一端为不移动的铰 两端均为不移动的铰 计算长度l0 0.5l 0.7l 1.0l 2.0l
§2 墩台计算
2.1 墩台上的作用及其效应组合