某桥桥墩结构计算
桥墩计算
3#墩墩身模板计算书一、基本资料：1.桥墩模板的基本尺寸桥墩浇筑时采用全钢模板，模板由平面模板和平面模板带半弧模板对接组成，单块模板=300mm；横肋为10mm 设计高度为2250mm，面板为h=6㎜厚钢板；竖肋[10#，水平间距为L1=500mm；背楞：平面模板为双根[20#槽钢、平面模板带半弧厚钢板，高100mm，竖向间距L2模板为双根[14#槽钢，纵向间距为：800mm；2.材料的性能根据《公路桥涵施工技术规范JTG/T F50-2011》和《钢结构焊接规范GB 5066-2011》的规定，暂取：砼的重力密度：26 kN/m3；砼浇筑时温度：10℃；砼浇筑速度：2m/h；不掺外加剂。
钢材取Q235钢，重力密度：78.5kN/m3；容许应力为215MPa，不考虑提高系数；弹性模量为206GPa。
3.计算荷载对模板产生侧压力的荷载主要有三种：1)振动器产生的荷载：4.0 kN/m2；或倾倒混凝土产生的冲击荷载：4.0km/m2；二者不同时计算。
2)新浇混凝土对模板的侧压力；荷载组合为：强度检算：1+2；刚度检算：2 (不乘荷载分项系数)当采用内部振捣器，混凝土的浇筑速度在6m/h以下时，新浇的普通混凝土作用于模板的最大侧压力可按下式计算（《桥梁施工工程师手册》P171杨文渊）：Pγ=（1）kh当v/T<0.035时，h=0.22+24.9v/T;当v/T>0.035时，h=1.53+3.8v/T;式中：P－新浇混凝土对模板产生的最大侧压力（kPa）；h－有效压头高度（m）；v－混凝土浇筑速度（m/h）；T－混凝土入模时的温度（℃）；γ－混凝土的容重（kN/m 3）； k －外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取k=1.0，掺缓凝作用的外加剂时k=1.2； 根据前述已知条件：因为： v/T=2.0/10=0.2>0.035，所以 h ＝1.53+3.8v/T=1.53+3.8×0.2＝2.29m最大侧压力为：h k P γ=＝26×2.29＝59.54kN/㎡检算强度时荷载设计值为：='q 1.2×59.54+1.4×4.0＝77 kN/m 2；检算刚度时荷载标准值为：=''q 59.54 kN/m 2；4. 检算标准1) 强度要求满足钢结构设计规范；2) 结构表面外露的模板，挠度为模板结构跨度的1/400；3) 钢模板面板的变形为1.5mm ；4) 钢面板的钢楞的变形为3.0mm ； 二、 面板的检算1. 计算简图面板支承于横肋和竖肋之间，横肋间距为50cm ，竖肋间距为30cm ，取横竖肋间的面板为一个计算单元，简化为四边嵌固的板，受均布荷载q ；则长边跨中支承处的负弯矩为最大，可按下式计算：y x l l Aq M 2'= （2）式中：A －弯矩计算系数，与y x l l /有关，可查《建筑结构静力计算实用手册（第二版）》（中国建筑工业出版社2014）P154表5.2-4得A=0.0367；y x l l 、－分别为板的短边和长边；'q －作用在模板上的侧压力。
桥墩计算
一、桥墩计算(2007-01-11 13:11:09)转载桥墩按偏心受压构件考虑进行计算，先必须确定桥墩的计算长度，按《桥规》表5.3.1取值。
桥墩外力应考虑纵向水平力及其弯矩、横向风力（高墩）、地震力（纵横向、7级设防）、竖直力及其弯矩。
纵向水平力包括制动力引起的水平力、温度引起的水平力、收缩徐变引起的水平力、地震力引起的水平力、支座摩阻力。
一般情况下（无地震力），纵向水平力对桥墩截面影响较大，横向水平力影响较小。
水平制动力、温度力，收缩徐变力均按支座和桥墩合成刚度在各墩台分配，然后组合后与摩阻力组合比较，取最不利情况为桥墩水平力。
一般情况下取支座产生的摩阻力为最不利情况，此时计算出的配筋较为保守，偏于安全。
（关于摩阻力组合的问题，新规范没有进行明确规定，桥梁通新版对摩阻力进行判断组合或者强制组合，当按判断组合进行计算的时候，取制动力、温度力、收缩徐变力进行组合与摩阻力进行比较，取较小者进行配筋，当按强行组合进行计算的时候，取摩阻力为水平力。
）桥墩截面按偏心受压构件必须验算正截面强度，按《桥规》5.3.5～5.3.9条公式进行计算。
同时必须按轴心受压构件进行稳定性验算。
当计算桩柱式桥墩时，柱顶受板式橡胶支座弹性约束。
桩柱可换算为两端铰接的轴心受压等截面直杆，计算可参考《连续桥面简支梁墩台计算实例》第一节第九款。
关于墩台下部构造验算时的荷载组合问题，新版《地基规范》总则里面对荷载组合进行了明确规定，摘录如下，仅供参考：1.0.5条基础结构按承载能力极限状态设计时，结构重要性系数γ0，不低于主体结构的采用值，且不小于1.0；偶然组合时取1.0。
1.0.6条基础结构进行强度验算时，作用效应按承载能力极限状态两种组合进行（ＪＴＧＤ６０－２００４４.１.６条）裂缝宽度验算时，作用效应按正常使用极限状态的短期效应组合采用。
1.0.7条地基（包括桩基）承载力验算时，传至基础或承台底面的作用效应主要按正常使用极限状态的短期效应组合采用，但应计入汽车冲击系数，且可变作用的频遇值系数均取１.０。
桥墩设计计算
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、纵向力
汽车荷载制动力：加载长度上总重力的10%，但公路-I级汽车荷载 的制动力标准值不得小于165kN。
制动力对墩身底纵向弯矩 = 制动力 × 对墩身底力臂
表3 基底竖向荷载效应标准值
上部结构 墩帽墩身 基础 汽车荷载 人群荷载 竖向力（kN) 纵向偏心弯矩（kN·m） 横向偏心弯矩（kN·m）
偏心最大（1.0NG）
组合3：顺桥向可能产生的最大偏心和最大弯矩——不计横向风荷载弯矩 组合4：横桥向可能产生的最大偏心和最大弯矩——不计纵向风荷载弯矩
基底应力验算
荷载组合I：永久荷载、汽车荷载、人群荷载组合； 荷载组合II：除上述荷载外，尚计入风荷载和制动力。
V M [ ]
AW
每个荷载组合时，地基土的承载力可按纵桥向和横桥向分别计算。
2、墩帽和墩身自重
3、汽车荷载及人群荷载
两跨有荷载，在右跨左支点处设集中荷载Pk
左反力 Rl=2×0.5×qk×l0 右反力Rr=2×0.5×qk×l0+2×1.2×Pk 顺桥向偏心弯矩 横桥向偏心弯矩 人群荷载作用下的左右反力
公路桥墩活载布置图式
Ng+ Np Ng+ Np
G (a)
墩身 3.681 10.477 77.959 232.363
制动力
165 1076.46
二、墩身验算 组合1（不计横向风荷载）
① 竖向力
0Nd 1.0[1.2 (2291.934 2 2043.3) 1.4 (309.75 976.95) 0.81.488.5 2]
9952.222kN
横向偏心弯矩 M=（976.950+309.750）×0.55=707.690kN·m
2.2重力式桥墩的计算
Y
x
y
x
l0
3 .5i y
y
l0
3 .5i x
式中
l0
——不同砌体材料构件的长细比修正系数； ——构件计算长度；
长细比修正系数γ
β
β
构件计算长度
构件及两端约束情况 两端固结 0.5L 0.7L 1.0L 2.0L L0
砌体材料类别
混凝土预制块砌体或 组合构件 细料石、半细料石砌 体
第三节
一、盖梁计算
桩柱式桥墩计算要点
力学图示： 双柱式墩：当盖梁的刚度与桩柱的刚度比大与5时，可忽略桩柱对盖梁 的约束，近似按双悬臂梁计算。对多柱式或多桩式桥墩，可按多跨连 续梁计算。 计算内容： 1、恒载及其内力计算； 2、活载及其内力计算； 3、施工吊装荷载及其内力计算； 4、荷载组合及内力包络图； 5、配筋计算。
1 1
x
ex 1 x ex 1 i y
m
1
y
1
x
2
1 ex 2 1 x ( x 3）1 1 33 （ ) iy
y
ey 1 y ey 1 i x
（一）墩身截面承载力验算 重力式墩台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 计验算采用极限状态法。在不利效应组合作用下，验算桥墩各控制截面的作用效 应组合设计值（内力）应小于或等于构件承载力的设计值，用方程式表示为：
0 S R (f d , a d )
当砌体受压构件，在规范规定的受压偏心距限值范围内的承载力应按下列公 式计算：
0.40~0.60
某桥桥墩结构计算知识讲解
某桥桥墩结构计算设计计算书设计人：日期：复核人：日期：审核人：日期：２０17年2月F匝道桥桥墩计算一、概述本桥上部结构采用2×(4×25)+4×（3×25）PC连续箱梁+1×43.5简支钢箱梁+4×17钢筋砼连续箱梁+1×33简支钢箱梁+（18+20.5）+3×21+3×46+4×25米PC 连续箱梁，下部桥墩采用花瓶墩、板式墩配桩基础。
现选取其中有代表性的21#墩（花瓶墩（1.7x2.2米），上部为43.5米钢箱梁接4x17米钢筋砼现浇梁）、23#墩（板式墩（4x1.8米），上部为4x17米钢筋砼现浇梁）、25#墩（花瓶墩（1.5x2.0米），上部为33米钢箱梁接4x17米钢筋砼现浇梁），相应构造见下图：21#墩构造（单位：cm）23#墩构造（单位：cm）25#墩构造（单位：cm）材料：墩身：C40砼承台： C30砼桩基： C25砼其中21#墩墩高：32.3m，23#墩墩高：33.4m，25#墩墩高：32.9m。
二、使用阶段荷载效应1）结构恒载2）活载:包含活载引起的竖向反力及引活载引起的纵横向弯矩3）风荷载：按规范JTG D60－2004第4.3.7条计算：单独风荷载作用时选用27.4m/s（1/100），风荷载与其它荷载共同作用时选用25.8 m/s（1/50）4）船撞击力：根据《荆东互通水中桥墩群防撞设施设计说明》确定，并考虑1.1的安全系数：主要荷载工况：①恒载+活载+风荷载②恒载+活载+船撞力③恒载+风荷载+船撞力④恒载+风荷载（百年一遇）三、结构内力计算1）单项结构内力计算2）组合内力计算3）结构验算取用内力根据上述计算，结构横桥向强度由恒载+风荷载+船撞力（偶然组合）控制，顺桥向强度由恒载+活载+船撞力（偶然组合）控制，结构正常使用阶段由恒载+活载+风荷载组合控制。
四、截面配筋验算墩号承载能力极限组合结构抗力承载能力极限组合结构抗力横桥向控制内力顺桥向控制内力轴力横向弯矩轴力横向弯矩轴力横向弯矩轴力横向弯矩（kN）（kN.m）（kN）（kN.m）（kN）（kN.m）（kN）（kN.m）21 6300.3 8557.8 7253.0 19489.4 7186.6 5269.4 25198.0 55771 23 10612.6 15459.0 48910.2 177800 11505.2 9472.6 35259.8 76854.8 25 5844.5 8237.0 6526.0 17539.5 6633.8 5559.5 15939.0 35923墩号恒载+活载+风荷载裂缝短期效应组合长期效应组合轴力横向弯矩纵向弯矩轴力横向弯矩纵向弯矩横向纵向（kN）（kN.m）（kN.m）（kN）（kN.m）（kN.m）（mm）（mm）21 7186.6 1771.5 2390.5 6806.7 1448.7 1584.2 0.064 0.063 23 11505.2 2419.8 2861.1 11122.6 1731.2 1809.2 全截面受压0.044 25 6633.8 1233.3 2322.7 6295.6 979.6 1464.7 0.064 0.076附表1：21#墩顺桥向墩身承载力及裂缝验算，计算过程及结果：本墩顺桥向承载力及裂缝宽度满足规范和设计要求。
简单桥梁结构计算公式
简单桥梁结构计算公式简单桥梁结构是指由简单的梁、桁架等构件组成的桥梁结构。
在设计和施工过程中，需要对桥梁结构进行计算，以保证其安全性和稳定性。
下面将介绍一些常用的简单桥梁结构计算公式。
1. 梁的受力计算公式。
在桥梁结构中，梁是承受荷载的主要构件之一。
梁的受力计算公式可以通过以下公式进行计算：M = -EI(d^2y/dx^2)。
其中，M为梁的弯矩，E为弹性模量，I为截面惯性矩，y为梁的挠度，x为梁的距离。
通过这个公式可以计算出梁在不同位置的弯矩，从而确定梁的受力情况。
2. 桁架的受力计算公式。
桁架是另一种常见的桥梁结构，其受力计算公式可以通过以下公式进行计算：F = σA。
其中，F为桁架的受力，σ为应力，A为受力面积。
通过这个公式可以计算出桁架在受力情况下的应力值，从而确定桁架的受力情况。
3. 桥墩的承载力计算公式。
桥墩是桥梁结构的支撑部分，其承载力计算公式可以通过以下公式进行计算：P = Aσ。
其中，P为桥墩的承载力，A为承载面积，σ为应力。
通过这个公式可以计算出桥墩在承载荷载时的承载能力，从而确定桥墩的稳定性。
4. 桥面板的受力计算公式。
桥面板是桥梁结构的行车部分，其受力计算公式可以通过以下公式进行计算：q = wL/2。
其中，q为桥面板的荷载，w为单位面积荷载，L为荷载长度。
通过这个公式可以计算出桥面板在受力情况下的荷载值，从而确定桥面板的受力情况。
5. 桥梁整体结构的受力计算公式。
桥梁整体结构的受力计算是指对整个桥梁结构进行受力分析，其计算公式可以通过有限元分析等方法进行计算，得出桥梁结构在受力情况下的应力、变形等参数，从而确定桥梁结构的受力情况。
在实际的桥梁设计和施工过程中，需要综合运用以上的计算公式，对桥梁结构进行全面的受力分析和计算，以保证桥梁结构的安全性和稳定性。
同时，还需要考虑桥梁结构的材料、施工工艺等因素，进行合理的设计和施工，从而确保桥梁结构的质量和可靠性。
总之，简单桥梁结构的计算公式是桥梁设计和施工过程中的重要工具，通过合理的计算和分析，可以确保桥梁结构的安全性和稳定性，为人们的出行和物资运输提供良好的保障。
桥墩计算书
哥斯达黎加51.816米CB200型钢桥桥墩承载力计算书编制：校对：审核：批准：湖北华舟重工有限责任公司二○一一年十二月一、 墩身承载力计算哥斯达黎加51.816米CB200型钢桥，桥身钢结构自重113.144吨，荷载：拖车70吨。
桥梁上部恒载反力N 1=113.144/2=56.572T 桥梁上部活载反力N 2=70T左墩变截面处为危险截面，因此取左墩A-A 截面进行墩身承载力验算。
左墩自重G=2.5×2×8×4.8=192T不考虑偏心作用，墩身受中心荷载作用，其墩身应力为σA-A =A G N N ++21=8219270572.56⨯++=16572.398 =19.91 t/m 2 = 0.2 Mpa墩身内部应力与其强度相比很小，墩身承载力没有任何问题。
另外，地基底部为硬质岩层，可不作地基承载力验算。
二、 桥墩抗倾覆验算墩侧土压力按朗肯土压力公式计算。
取γ=18kN/m 3，k a =31， 则墩侧土压力Pa=21γh 2k a =21×18×5.82×31=100.92kN 于是，桩侧土倾覆力矩M 1=Pa ×31h = 100.92×31×5.8 = 195.1kN ·m 墩身抗倾覆力矩M 2=G ·2B = 192×24=384 t ·m = 3840 kN ·m 抗倾覆稳定系数K 0 = 12M M =1.1953840= 19.68＞1.5 满足三、 抗滑移稳定验算∑N i =G=192=192t=1920kN ∑P i = Pa =100.92 kN 基底为硬质岩石取μ=0.6 则k c =iP ∑∑i N μ=92.10019206.0⨯= 11.4＞1.3 满足。
桥梁墩身计算长度算法探究
桥梁墩身计算长度算法探究桥梁设计过程中需要利用桥墩计算长度系数来考虑结构的二阶效应，而规范暂时没有提供一个可供工程设计人员方便使用的方法，文章介绍一种能够较为准确计算长度系数而且具有可操作性的方法，即有限元法。
标签：桥墩；计算长度；有限元法1 前言目前，桥梁设计过程中，对结构进行桥墩承载力及稳定分析时，均需要计算墩身的计算长度lo，进而也就需要计算长度系数μ（lo=μ*l）。
根据材料力学或按照《公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）（下面简称《桥规》）5.3.1给出的部分特殊约束情况下计算长度系数：两端固定时μ=0.5，一端固定一端为不移动的铰时μ=0.7，两端均为不移动的铰时μ=1，一端固定一端自由时μ=2，其他情况根据工程经验选取。
实际计算中μ选取的偏差对计算结果会产生较大的影响，这就给设计者带来了一个麻烦——如何能够较为准确的选取μ。
文章将介绍一种能够较为准确的计算长度系数μ的方法：有限单元法。
2 算法介绍本算法计算推导过程中需要用到轴压杆件第Ⅰ类稳定的欧拉公式，即结构力学中虽然有计及轴向力影响下的杆端力与杆端位移的精确关系式，但是本方法所得稳定方程阶数较高，并且属于超越方程，难以手算或编程通过计算机解决。
有限单元法利用统一而简单的近似位移函数来描述单元的变形，然后利用虚工原理导出杆端力与杆端位移之间的关系。
由材料力学可知，本法对不计轴向力影响的杆件是精确的，但是对于考虑轴向力影响的杆件，本方法是近似。
但是通过划分单元仍可以达到工程需要的精度。
由虚功原理法，可得k？滓（具体推到过程见结构力学，文章不再赘述）由公式（7）可知：单元的几何刚度矩阵是对称矩阵，其各项元素的值与单元轴向力FP成正比。
由公式（6）（7）可得Fp的高阶方程，取出解中的最小根即为结构临界荷载。
本过程可通过有限元软件屈曲分析模块完成，如Midas、ansys等。
取得所需方向的一阶失稳临界荷载Fp，即上述Pcr，继而求得长度系数μ。
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设计计算书
设计人：日期：复核人：日期：审核人：日期：
２０17年2月
F匝道桥桥墩计算
一、概述
本桥上部结构采用2×(4×25)+4×（3×25）PC连续箱梁+1×43.5简支钢箱梁+4×17钢筋砼连续箱梁+1×33简支钢箱梁+（18+20.5）+3×21+3×46+4×25米PC连续箱梁，下部桥墩采用花瓶墩、板式墩配桩基础。
现选取其中有代表性的21#墩（花瓶墩（1.7x2.2米），上部为43.5米钢箱梁接4x17米钢筋砼现浇梁）、23#墩（板式墩（4x1.8米），上部为4x17米钢筋砼现浇梁）、25#墩（花瓶墩（1.5x2.0米），上部为33米钢箱梁接4x17米钢筋砼现浇梁），相应构造见下图：
21#墩构造（单位：cm）
23#墩构造（单位：cm）
25#墩构造（单位：cm）
材料：墩身：C40砼
承台：C30砼
桩基：C25砼
其中21#墩墩高：32.3m，23#墩墩高：33.4m，25#墩墩高：32.9m。
二、使用阶段荷载效应
1）结构恒载
2）活载:包含活载引起的竖向反力及引活载引起的纵横向弯矩
3）风荷载：按规范JTG D60－2004第4.3.7条计算：单独风荷载作用时选用27.4m/s（1/100），风荷载与其它荷载共同作用时选用25.8 m/s（1/50）
4）船撞击力：根据《荆东互通水中桥墩群防撞设施设计说明》确定，并考虑1.1的安全系数：
①恒载+活载+风荷载
②恒载+活载+船撞力
③恒载+风荷载+船撞力
④恒载+风荷载（百年一遇）
三、结构内力计算
1）单项结构内力计算
根据上述计算，结构横桥向强度由恒载+风荷载+船撞力（偶然组合）控制，顺桥向强度由恒载+活载+船撞力（偶然组合）控制，结构正常使用阶段由恒载+活载+风荷载组合控制。
四、截面配筋验算
256633.8 1233.3 2322.7 6295.6 979.6 1464.7 0.0640.076 21#墩顺桥向墩身承载力及裂缝验算，计算过程及结果：
本墩顺桥向承载力及裂缝宽度满足规范和设计要求。
21#墩横桥向墩身承载力及裂缝验算，计算过程及结果：
1、已知的计算参数结构重要性系数 γ0
构件的计算长度 L 0（m）截面高度 h(m)截面宽度 b(m)
纵向受拉的普通钢筋直径 (mm)纵向受拉的普通钢筋根数
纵向受压的普通钢筋直径 (mm)纵向受压的普通钢筋根数
混凝土轴心抗压强度设计值 fcd(MPa) 普通钢筋抗拉强度设计值 fsd(MPa)普通钢筋抗压强度设计值 f'sd(MPa)普通钢筋的弹性模量 Es(MPa)混凝土的极限压应变 εcu 轴向力 N d (KN)弯矩 M d (KN.m)
相对界限受压区高度 ξb (m)系数 β
282828纵向受拉的普通钢筋至受拉边的距离 a s (m)0.1纵向受压的普通钢筋至受压边的距离 a's (m)0.1286300.38557.83302.0E+050.0033330纵向受拉的普通钢筋截面面积 A s (cm 2)172.4纵向受压的普通钢筋截面面积 A's (cm 2
)172.41.72.21.118.40.8
400.56
本墩横桥向承载力及裂缝宽度满足规范和设计要求。
附表2：
23#墩顺桥向墩身承载力及裂缝验算，计算过程及结果：
本墩顺桥向承载力及裂缝宽度满足规范和设计要求。
23#墩横桥向墩身承载力及裂缝验算，计算过程及结果：
本墩横桥向承载力及裂缝宽度满足规范和设计要求。
附表3：
25#墩顺桥向墩身承载力及裂缝验算，计算过程及结果：
本墩顺桥向承载力及裂缝宽度满足规范和设计要求。
25#墩横桥向墩身承载力及裂缝验算，计算过程及结果：
本墩顺桥向承载力及裂缝宽度满足规范和设计要求。
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