1、會計學1學習情境二學習情境二 橋梁墩臺設計橋梁墩臺設計(shj)建筑土木工建筑土木工程科技專業資料程科技專業資料第一頁，共49頁。 一、橋墩上的作用及其作用效應組合 1.橋墩上的作用 橋墩計算中考慮的永久作用 上部構造的恒重對墩帽或拱座產生的支示反力，包括上部構造混凝土收縮，徐變影響； （2）橋墩自重，包括在基礎襟邊卜的土重； （3）預應力，例如對裝配式預應力空心橋墩所施加的預應力； （4）基礎變位影響力，對于奠基于非巖石地基上的超靜定結構，應當考慮由于地基壓密等引起的支座K期變位的影響，并根據最終位移量按彈性理論計算構件(gujin)截面的附加內力； （5）水的浮力，位于透水性地基上的橋梁墩

2、臺，當驗算穩定時，應計算設計水位時水的浮力；當驗算地基應力時，僅考慮低水位時的浮力；基礎嵌人不透水性地基的墩臺，可以不計水的浮力；當不能肯定是否透水時，則分別按透水或不透水兩種情況進行最不利的荷載組合。 第1頁/共49頁第二頁，共49頁。 橋墩計算中考慮的可變作用 1)作用在上部構造上的汽車荷載(hzi)，對于鋼筋混凝土柱式墩臺應計人沖擊力，對于重 力式墩臺則不計沖擊力； 2)人群荷載(hzi)； 3)作用在上部構造和墩身上的縱、橫向風力； 4)汽車荷載(hzi)引起的制動力； 5)作用在墩身上的流水壓力； 6)作用在墩身上的冰壓力； 7)上部構造因溫度變化對橋墩產生的水平力； 8)支座摩阻力

3、。 作用于橋墩上的偶然作用 1)地震力； 2)船只或漂浮物的撞擊力。 3)汽車的撞擊作用第2頁/共49頁第三頁，共49頁。2.作用的計算作用的計算1)上部結構重力上部結構重力 橋梁上部結構重力包括橋面系、主梁及其它附屬物，其傳至墩臺的計算值，由橋梁支座反力計算確定。橋梁上部結構重力包括橋面系、主梁及其它附屬物，其傳至墩臺的計算值，由橋梁支座反力計算確定。2)橋墩自重及土重橋墩自重及土重 對于墩臺在水下和土中部分自重的計算方法，要根據地基土的性質加以考慮，自重包括在基礎對于墩臺在水下和土中部分自重的計算方法，要根據地基土的性質加以考慮，自重包括在基礎(jch)襟邊上的土重。襟邊上的土重。3)水的

4、浮力水的浮力 在公路橋涵設計通用規范（在公路橋涵設計通用規范（JTG D602004）中，水的浮力對不同的土質和不同的計算內容有不同的規定?；A）中，水的浮力對不同的土質和不同的計算內容有不同的規定?；A(jch)底面位于透水性地基上的橋梁墩臺，當驗算穩定時，應考慮設計水位的浮力；當驗算地基應力時，可僅考慮低水位的浮力，或不考慮水的浮力。基礎底面位于透水性地基上的橋梁墩臺，當驗算穩定時，應考慮設計水位的浮力；當驗算地基應力時，可僅考慮低水位的浮力，或不考慮水的浮力。基礎(jch)嵌入不透水性地基的橋梁墩臺不考慮水的浮力。作用在樁基承臺底面的浮力，應考慮全部底面積。對樁嵌入不偷水地基并灌注混凝土

5、封閉者，不應考慮樁的浮力，在計算承臺底面浮力時應扣除樁的截面面積。當不能確定地基是否漏水時，應以透水或不透水兩種情況與其他作用結合，取其最不利者。嵌入不透水性地基的橋梁墩臺不考慮水的浮力。作用在樁基承臺底面的浮力，應考慮全部底面積。對樁嵌入不偷水地基并灌注混凝土封閉者，不應考慮樁的浮力，在計算承臺底面浮力時應扣除樁的截面面積。當不能確定地基是否漏水時，應以透水或不透水兩種情況與其他作用結合，取其最不利者。第3頁/共49頁第四頁，共49頁。4)汽車汽車(qch)荷載沖擊力荷載沖擊力 鋼筋混凝土樁柱式墩臺，以及其它輕型墩臺，在計算汽車鋼筋混凝土樁柱式墩臺，以及其它輕型墩臺，在計算汽車(qch)荷載

6、時應計入沖擊力。荷載時應計入沖擊力。沖擊力的計算按公路橋涵設計通用規范沖擊力的計算按公路橋涵設計通用規范4.3.2條進行。條進行。5)汽車汽車(qch)荷載制動力荷載制動力 制動力可按公路橋涵設計規范中有關規定計算。在計算梁式橋墩臺時，制動力可移至制動力可按公路橋涵設計規范中有關規定計算。在計算梁式橋墩臺時，制動力可移至支座中心（鉸或滾軸中心）或滑動支座、橡膠支座、擺動支座的底座面上。支座中心（鉸或滾軸中心）或滑動支座、橡膠支座、擺動支座的底座面上。6)流水壓力流水壓力 作用在橋墩上的流水壓力，可按公路橋涵設計通用規范的有關規定計算。流水壓作用在橋墩上的流水壓力，可按公路橋涵設計通用規范的有關

7、規定計算。流水壓力的合力作用點，假定在設計水位以下力的合力作用點，假定在設計水位以下1/3水深處，即假定河底的流速為零，作用力的分布水深處，即假定河底的流速為零，作用力的分布呈倒三角形。呈倒三角形。 位于涌潮河段的橋墩臺，應考慮因涌潮潮差產生的水壓力和涌潮對橋墩的拍擊力。由位于涌潮河段的橋墩臺，應考慮因涌潮潮差產生的水壓力和涌潮對橋墩的拍擊力。由于涌潮現象機理十分復雜，在設計計算前須對涌潮在橋位出現的規律及對結構物的作用力于涌潮現象機理十分復雜，在設計計算前須對涌潮在橋位出現的規律及對結構物的作用力大小和計算圖式進行研究分析。大小和計算圖式進行研究分析。第4頁/共49頁第五頁，共49頁。7)冰

8、壓力冰壓力 嚴寒地區位于有冰棱河流或水庫中的橋梁墩臺，應根據當地冰棱的具體情況及墩臺形狀嚴寒地區位于有冰棱河流或水庫中的橋梁墩臺，應根據當地冰棱的具體情況及墩臺形狀計算冰壓力。冰壓力有豎向和水平向作用力，主要是水平向作用力。豎向力是由冰層水位升計算冰壓力。冰壓力有豎向和水平向作用力，主要是水平向作用力。豎向力是由冰層水位升降而對橋梁墩臺產生的作用；水平向作用力包括降而對橋梁墩臺產生的作用；水平向作用力包括(boku)因風和水流作用于大面積冰層而產因風和水流作用于大面積冰層而產生的靜壓力、冰堆整體推移產生的靜壓力、河流流冰產生的動壓力等。生的靜壓力、冰堆整體推移產生的靜壓力、河流流冰產生的動壓力

9、等。第5頁/共49頁第六頁，共49頁。8)船只或飄流物的撞擊力船只或飄流物的撞擊力 船只或漂流物的撞擊力，雖是橋梁墩臺的偶然荷載，但是船只或漂流物的撞擊力，雖是橋梁墩臺的偶然荷載，但是(dnsh)對橋墩結構的危害性很大，對于通航河道或有漂流物的河流中的墩臺，設計時應考慮船只或漂流物的撞擊力。對橋墩結構的危害性很大，對于通航河道或有漂流物的河流中的墩臺，設計時應考慮船只或漂流物的撞擊力。 漂流物的撞擊力，在無實際資料時可按下式估算：漂流物的撞擊力，在無實際資料時可按下式估算：式中：式中：w漂流物的重量漂流物的重量(KN)，可根據實際調查確定；，可根據實際調查確定； v水的流速水的流速(m/s)；

10、 T撞擊時間撞擊時間(s)，在無實際資料時可用，在無實際資料時可用1s； g重力加速度重力加速度9.81(m/s2)。 船只撞擊力的作用點，假定在計算通航水位線上，墩臺身的寬度或長度的中點處；當設有與墩、臺分開的防撞擊的防護構造時，可不計船只撞擊力。船只撞擊力的作用點，假定在計算通航水位線上，墩臺身的寬度或長度的中點處；當設有與墩、臺分開的防撞擊的防護構造時，可不計船只撞擊力。第6頁/共49頁第七頁，共49頁。海輪撞擊作用的標準值9)地震力： 地震區建造(jinzo)的橋梁，地震力是一項十分重要和危害性大的偶然荷載，在墩臺設計計算時要進行抗震驗算和必要的防護構造措施設計。 橋梁下部結構在地震時

11、可能會出現的震害有：受到地震力后，墩臺和基礎截面強度延性和穩定性不夠，以致發生結構開裂、折斷、位移而引起落梁；地基土液化使墩臺下沉、位移、傾斜，橋梁損壞；引道、岸坡滑移下沉致使墩臺損壞，危及上部結構等。因此，深入研究地震力對橋梁下部結構的作用力、作用方式，在結構設計和地基處理方面進行抗震驗算是不可缺少的，橋梁的抗震設計計算和設防可參照公路工程抗震設計規范有關規定進行。船舶裝載量DWT(t)300050007500100002000030000橫橋向撞擊作用(kN)196002540031000358005070062100順橋向撞擊作用(kN）9800127001550017900253503

12、1050第7頁/共49頁第八頁，共49頁。3.作用布置與作用效應組合作用布置與作用效應組合1） 梁橋橋墩計算作用布置及作用效應組合梁橋橋墩計算作用布置及作用效應組合(1)作用布置作用布置第一種：按橋墩在順橋向承受最大豎向荷載布置（圖第一種：按橋墩在順橋向承受最大豎向荷載布置（圖2-1-1 a） 用來驗算順橋向墩身強度和地基最大承載力用來驗算順橋向墩身強度和地基最大承載力 除了有關的永久作用下，應在相鄰兩孔都布滿汽車除了有關的永久作用下，應在相鄰兩孔都布滿汽車(qch)和人群荷載，同時還可能作和人群荷載，同時還可能作用著其它縱向力，如制用著其它縱向力，如制 動力和溫度作用、縱向風荷載、船只或漂浮

13、物的撞擊作用和汽車動力和溫度作用、縱向風荷載、船只或漂浮物的撞擊作用和汽車(qch)撞擊作用等。撞擊作用等。 第二種：按橋墩在順橋向承受最大偏心和最大彎矩布置（圖第二種：按橋墩在順橋向承受最大偏心和最大彎矩布置（圖2-1-1 b） 用來驗算順橋向墩身承載力和偏心距、地基承載力和偏心距以及橋墩的穩定性用來驗算順橋向墩身承載力和偏心距、地基承載力和偏心距以及橋墩的穩定性 除永久作用外，應在相鄰兩孔的一孔上布置汽車除永久作用外，應在相鄰兩孔的一孔上布置汽車(qch)和人群荷載，若為不等跨時，和人群荷載，若為不等跨時，則在較大跨徑的一孔則在較大跨徑的一孔 布置汽車布置汽車(qch)和人群荷載，同時還可

14、能作用著其它縱向力，如制動力和溫度作用、和人群荷載，同時還可能作用著其它縱向力，如制動力和溫度作用、支座摩阻力、縱向風支座摩阻力、縱向風 荷載、船或漂浮物的撞擊作用和汽車荷載、船或漂浮物的撞擊作用和汽車(qch)撞擊作用等。撞擊作用等。 當汽車當汽車(qch)荷載只在一孔橋跨上布置時，豎向荷載較小，而水平荷載引起的彎矩大荷載只在一孔橋跨上布置時，豎向荷載較小，而水平荷載引起的彎矩大，可能使墩身截面產，可能使墩身截面產 生很大的合力偏心距，或者此時橋墩的穩定性也是最不利的。生很大的合力偏心距，或者此時橋墩的穩定性也是最不利的。 第8頁/共49頁第九頁，共49頁。第三種：橋墩在橫橋向承受最大偏心和

15、最大彎矩（圖2-1-1 c）。 在橫向計算時，橋跨上的汽車(qch)荷載可能是一列靠邊行駛，這時產生最大橫向偏心距；也可能是多列滿載，使豎向力較大而橫向偏心較小。 第9頁/共49頁第十頁，共49頁。（2）作用效應組合）作用效應組合 順橋向作用效應組合（雙孔布置和單孔布置分別組合）主要順橋向作用效應組合（雙孔布置和單孔布置分別組合）主要(zhyo)有：有：上部結構重力上部結構重力+計算截面以上橋墩重力計算截面以上橋墩重力+浮力。浮力。上部結構重力上部結構重力+計算截面以上橋墩重力計算截面以上橋墩重力+浮力浮力+汽車荷載汽車荷載+人群荷載。人群荷載。上部結構重力上部結構重力+計算截面以上橋墩重力計

16、算截面以上橋墩重力+浮力浮力+汽車荷載汽車荷載+人群荷載人群荷載+縱向風縱向風 力力+支座摩阻力（或制動力支座摩阻力（或制動力+溫度影響力）。溫度影響力）。上部結構重力上部結構重力+計算截面以上橋墩重力計算截面以上橋墩重力+浮力浮力+汽車荷載汽車荷載+人群荷載人群荷載+船只撞船只撞 擊作用或漂浮物撞擊作用。擊作用或漂浮物撞擊作用。上部結構重力上部結構重力+計算截面以上橋墩重力計算截面以上橋墩重力+浮力浮力+汽車荷載汽車荷載+人群荷載人群荷載+汽車撞汽車撞 擊作用擊作用第10頁/共49頁第十一頁，共49頁。 橫橋向（以雙車道為例）作用效應組合主要有：橫橋向（以雙車道為例）作用效應組合主要有：上部

17、結構重力上部結構重力+計算截面以上橋墩重力計算截面以上橋墩重力+浮力浮力+雙孔雙行汽車荷載雙孔雙行汽車荷載+雙孔單雙孔單 邊人群荷載邊人群荷載+橫向風荷載橫向風荷載+水壓力水壓力(yl)或冰壓力或冰壓力(yl)。上部結構重力上部結構重力+計算截面以上橋墩重力計算截面以上橋墩重力+浮力浮力+雙孔單行汽車荷載雙孔單行汽車荷載+雙孔單雙孔單 邊人群荷載邊人群荷載+橫向風荷載橫向風荷載+水壓力水壓力(yl)或冰壓力或冰壓力(yl)。上部結構重力上部結構重力+計算截面以上橋墩重力計算截面以上橋墩重力+浮力浮力+雙孔雙行汽車荷載雙孔雙行汽車荷載+雙孔單雙孔單 邊人群荷載邊人群荷載+船只撞擊作用或漂浮物撞擊

18、作用。船只撞擊作用或漂浮物撞擊作用。上部結構重力上部結構重力+計算截面以上橋墩重力計算截面以上橋墩重力+浮力浮力+雙孔雙行汽車荷載雙孔雙行汽車荷載+雙孔單雙孔單 邊人群荷載邊人群荷載+汽車撞擊作用。汽車撞擊作用。上部結構重力上部結構重力+計算截面以上橋墩重力計算截面以上橋墩重力+浮力浮力+雙孔單行汽車荷載雙孔單行汽車荷載+雙孔單雙孔單 邊人群荷載邊人群荷載+船只撞擊作用或漂浮物撞擊作用。船只撞擊作用或漂浮物撞擊作用。上部結構重力上部結構重力+計算截面以上橋墩重力計算截面以上橋墩重力+浮力浮力+雙孔單行汽車荷載雙孔單行汽車荷載+雙孔單雙孔單 邊人群荷載邊人群荷載+汽車撞擊作用。汽車撞擊作用。第1

19、1頁/共49頁第十二頁，共49頁。（1）作用布置第一種組合：橋墩在順橋向承受最大豎向荷載 它是用來驗算墩身承載力和偏心距、地基承載力和偏心距，即除永久作用外，相鄰(xin ln)兩孔都不滿汽車荷載和人群荷載，同時還可能作用著其它縱向力，如制動力、縱向風荷載、溫度作用、拱圈材料收縮和徐變作用、船只撞擊作用和汽車撞擊作用；當相鄰(xin ln)兩孔為等跨時，則由上部結構重力、溫度作用和拱圈材料收縮和徐變作用引起的拱座水平推力和彎矩相抵銷。2）拱橋橋墩的作用布置及作用效果）拱橋橋墩的作用布置及作用效果(xiogu)組合組合第二種組合：橋墩在順橋向承受(chngshu)最大偏心和最大彎矩的組合 它是用

20、來驗算順橋向墩身承載力和偏心距、地基承載力和偏心距以及橋墩的穩定性，即除永久作用外，只在一孔上布置汽車和人群荷載，若為不等跨時，則在較大跨徑的一孔布置汽車和人群荷載，同時還可能作用著其它縱向力，如制動力、溫度作用、縱向風荷載、拱圈材料收縮作用、船或漂浮物的撞擊作用和汽車撞擊作用等。第12頁/共49頁第十三頁，共49頁。第三種組合：橋墩在橫橋向承受最大偏心和最大彎矩。 在橫橋方向可能作用于橋墩上的外力有風荷載、流水壓力、冰壓力、船只或漂浮物撞擊作用、汽車撞擊作用或地震作用等。但對于(duy)公路拱橋，橫橋方向的受力驗算一般不控制設計，除非橋的長寬比特別大，或者受到地震作用、冰壓力和船只撞擊力作用

21、時才考慮。（2）順橋向作用效應組合（雙孔布置和單孔布置分別組合）主要有：上部結構重力+計算截面以上橋墩重力+浮力+混凝土收縮和徐變作用。上部結構重力+計算截面以上橋墩重力+浮力+混凝土收縮和徐變作用+汽車荷載+ 人群荷載。上部結構重力+計算截面以上橋墩重力+浮力+混凝土收縮和徐變作用+汽車荷載+ 人群荷載+縱向風荷載+制動力+溫度影響力。上部結構重力+計算截面以上橋墩重力+浮力+混凝土收縮和徐變作用+汽車荷載+ 人群荷載+船只撞擊作用或漂浮物撞擊作用。上部結構重力+計算截面以上橋墩重力+浮力+混凝土收縮和徐變作用+汽車荷載+ 人群荷載+汽車撞擊作用。 需要(xyo)強調的是，以上各種荷載組合均

22、應滿足公路橋涵設計通用規范（JTG D602004）中所規定的安全系數、容許偏心距和穩定系數；而且，為使設計合理、符合實際情況，有的作用不能同時組合。第13頁/共49頁第十四頁，共49頁。二、重力式橋墩計算二、重力式橋墩計算 橋墩計算可按以下步驟進行：橋墩計算可按以下步驟進行： （1）根據構造要求和經驗擬定各部分尺寸；）根據構造要求和經驗擬定各部分尺寸； （2）計算作用在橋墩上的作用；）計算作用在橋墩上的作用； （3）進行作用布置與作用效應）進行作用布置與作用效應(xioyng)組合，并選取組合，并選取截面，計算各截面的內力；截面，計算各截面的內力； （4）驗算墩身截面承載力和偏心距；）驗算墩

23、身截面承載力和偏心距； （5）驗算地基承載力和偏心距；）驗算地基承載力和偏心距； （6）驗算橋墩傾覆和滑動穩定性。）驗算橋墩傾覆和滑動穩定性。 除此之外，還應結合施工情況進行必要的驗算。如拱橋除此之外，還應結合施工情況進行必要的驗算。如拱橋在施工過程中可能產生的單向水平推力，可使砌體強度和基在施工過程中可能產生的單向水平推力，可使砌體強度和基底土的承載能力提高，使傾覆和滑動穩定性系數降低。底土的承載能力提高，使傾覆和滑動穩定性系數降低。第14頁/共49頁第十五頁，共49頁。1.橋墩尺寸橋墩尺寸(ch cun)擬定擬定1）墩帽尺寸擬定(ndng)順橋向的墩帽寬度b：第15頁/共49頁第十六頁，共

24、49頁。橫橋向的墩帽最小寬度橫橋向的墩帽最小寬度B： B=兩側主梁間距兩側主梁間距(jin j)+支座橫向寬度支座橫向寬度+2Cl+2C22）墩身尺寸(ch cun)擬定墩身頂部尺寸(ch cun)=墩帽尺寸(ch cun)-C2（墩帽檐口寬度）墩身任意截面尺寸(ch cun)=墩身頂部尺寸(ch cun)+2Hi式中：H任意截面至墩頂高度； i墩身坡度。第16頁/共49頁第十七頁，共49頁。2.墩身截面的作用效應計算墩身截面的作用效應計算 對于對于(duy)梁橋和拱橋的重力式橋墩的計算，雖然在荷載組合的內容上稍有不同，但是就某個截面而言，這些外力都可以合成為豎向的和水平方向的合力梁橋和拱橋的

25、重力式橋墩的計算，雖然在荷載組合的內容上稍有不同，但是就某個截面而言，這些外力都可以合成為豎向的和水平方向的合力 、 ，以及繞該截面，以及繞該截面xx軸、軸、yy軸的總彎矩軸的總彎矩 和和 ，見圖，然后對墩身進行承載力驗算。，見圖，然后對墩身進行承載力驗算。3.墩身截面承載力和偏心驗算墩身截面承載力和偏心驗算 橋墩驗算截面的選擇橋墩驗算截面的選擇(xunz)，對矮橋橋墩，因墩身尺寸一般較大，各截面承載力往往都能滿足要求，所以通常只驗算墩身底截面即可；對高橋橋墩，其危險截面不一定在墩身底截面，應多選幾個截面進行驗算，一般可相距，對矮橋橋墩，因墩身尺寸一般較大，各截面承載力往往都能滿足要求，所以通

26、常只驗算墩身底截面即可；對高橋橋墩，其危險截面不一定在墩身底截面，應多選幾個截面進行驗算，一般可相距23米取一截面。米取一截面。 NHMxMy第17頁/共49頁第十八頁，共49頁。1）墩身截面承載力驗算）墩身截面承載力驗算 重力式墩臺主要采用圬工材料建造，一般為偏心受壓構件，截面承載力的設計驗算采用極限狀態法。在不利效應組合重力式墩臺主要采用圬工材料建造，一般為偏心受壓構件，截面承載力的設計驗算采用極限狀態法。在不利效應組合(zh)作用下，驗算橋墩各控制截面的作用效應組合作用下，驗算橋墩各控制截面的作用效應組合(zh)設計值（內力）應小于或等于構件承載力的設計值，用方程式表示為：設計值（內力）

27、應小于或等于構件承載力的設計值，用方程式表示為： 當砌體受壓構件，在規范規定的受壓偏心距限值范圍(fnwi)內的承載力應按下列公式計算： 式中：S作用效應組合設計值，按公路橋涵設計通用規范（JTG D602004）的規定計算； R()構件承載力設計值函數 fd材料強度設計值 ad幾何參數設計值，可采用幾何參數標準值，即設計文件規定值； 0 結構重要性系數，對于橋規規定的一級、二級、三級設計安全等級分別取用1.1、 1.0、0.9； Nd 軸向力設計值； A構件截面面積(min j)，對于組合截面按強度比換算； fcd 砌體或混凝土軸心抗壓強度設計值，對于組合截面應采用標準層軸心抗壓強度設計值；

28、 構件軸向力的偏心矩e和長細比對受壓構件承載力的影響系數。第18頁/共49頁第十九頁，共49頁。第19頁/共49頁第二十頁，共49頁。第20頁/共49頁第二十一頁，共49頁。計算砌體偏心受壓構件(gujin)承載力的影響系數時 ，構件(gujin)長細比x、y按下列公式計算： 體材料類別混凝土預制塊砌體或組合構件1.0細料石、半細料石砌體1.1砌粗料石、塊石、片石砌體1.3長細比修正長細比修正(xizhng)系數系數構件及兩端約束情況構件計算長度直桿兩端固結0.5 一端固結，一端為不移動的鉸0.7 兩一端均為不移動的鉸1.0 一端固定，一端自由2.0 l l l l 構件構件(gujin)計算

29、長度計算長度l0 第21頁/共49頁第二十二頁，共49頁。2）墩身截面偏心驗算 橋墩(qiodn)承受偏心受壓荷載時，各驗算截面在各種作用效應組合下偏心距： 受壓構件(gujin)偏心矩限制 當豎向力的偏心距e超過上表(shn bio)的偏心距限值時，構件承載力應按下列公式計算：雙向偏心 式中： ex、ey 豎向力在x方向、y方向的偏心距，應滿足下表要求。作用組合偏心矩限制值偏心矩限制值基本組合0.6s偶然組合0.7s單向偏心第22頁/共49頁第二十三頁，共49頁。式中：Nd 軸向力設計值； A構件截面面積，對于組合截面應按彈性模量比換算為換算截面面積； W單向偏心時，構件受拉邊緣的彈性抵抗矩

30、，對于組合截面應按彈性模 量比換算為換算截面彈性抵抗矩； Wx、Wy 雙向偏心時，構件x方向受拉邊緣繞y軸的截面彈性抵抗矩和構件y方 向受拉邊緣繞x軸的截面彈性抵抗矩，對于組合截面應按彈性模量比 換算為換算截面彈性抵抗矩； ftmd構件受拉邊層的彎曲抗拉強度設計值； e 單向偏心時，軸向力偏心距； ex、ey 雙向偏心時，軸向力在x方向和Y方向的偏心距； 砌體偏心受壓構件承載力影響(yngxing)系數或混凝土軸心受壓構件彎曲系數。如果承載力不滿足要求，應重新驗算如果承載力不滿足要求，應重新驗算(yn sun)墩身截面尺寸。墩身截面尺寸。第23頁/共49頁第二十四頁，共49頁。4.基礎底面土的

31、承載力和偏心距的驗基礎底面土的承載力和偏心距的驗1）地基）地基(dj)土的承載力驗算土的承載力驗算 地基地基(dj)土的承載力一般按順橋方土的承載力一般按順橋方向和橫橋方向分別進行驗算。當偏心荷向和橫橋方向分別進行驗算。當偏心荷載的合力作用在基底截面的核心半徑載的合力作用在基底截面的核心半徑以內時，應按下式驗算基底應力。以內時，應按下式驗算基底應力。第24頁/共49頁第二十五頁，共49頁。式中： max應力重分布后基底最大壓應力； N 作用于基礎底面合力(hl)的豎向分力； a、b橫橋方向和順橋方向基礎底面積的邊長； 地基土的容許承載力、并按作用及使用情況計入容許承載力的提高系數； cx順橋方

32、向驗算時，基底受壓面積在順橋方向的長度， ； cy橫橋方向驗算時，基底受壓面積在橫橋方向的長度， ； ex、ey合力(hl)在x軸和y軸方向的偏心距。3()2xxbce3()2yyace 當設置在基巖上的橋墩基底上的合力偏心距超出核心半徑時，其基底的一邊將會出現拉應力，由于不考慮基底承受(chngshu)拉應力，故需按基底應力重分布重新驗算基底最大壓應力，其驗算公式如下：順橋方向(fngxing) 橫橋方向(fngxing) 第25頁/共49頁第二十六頁，共49頁。其中：墩臺基礎底面的核心半徑； W 墩臺基礎底面的截面摸量； A墩臺基礎底面的面積； N作用于基底的合力(hl)的豎向分力； M作

33、用于墩臺的水平力和豎向力對基底形心軸的彎矩。2）基底偏心距驗算）基底偏心距驗算 為了使恒載基底應力分布比較均勻，防止基底最大壓應力與最小壓應力相差過大，導致為了使恒載基底應力分布比較均勻，防止基底最大壓應力與最小壓應力相差過大，導致基底產生不均勻沉降和影響橋墩的正常使用，故在設計時，應對基底合力偏心距加以基底產生不均勻沉降和影響橋墩的正常使用，故在設計時，應對基底合力偏心距加以(jiy)限制，在基礎縱向和橫向，其計算的荷載偏心距限制，在基礎縱向和橫向，其計算的荷載偏心距e0應滿足以下要求。應滿足以下要求。第26頁/共49頁第二十七頁，共49頁。5.橋墩的整體穩定性驗算橋墩的整體穩定性驗算(yn

34、 sun)1）抗傾覆穩定驗算）抗傾覆穩定驗算(yn sun)墩臺的抗傾覆穩定性驗算墩臺的抗傾覆穩定性驗算(yn sun)可按可按下式進行：下式進行：第27頁/共49頁第二十八頁，共49頁。2）抗滑移）抗滑移(hu y)穩定驗算穩定驗算 墩、臺的抗滑移墩、臺的抗滑移(hu y)穩定驗算，可按穩定驗算，可按下式進行：下式進行：式中：f 基礎(jch)底面與地基土之間的摩擦系數，其值為0.250.7，無實測資料 時可參照表選用； K02 抗滑移穩定系數，采用1.3。基礎基礎(jch)底面與地基土之間的摩擦系數底面與地基土之間的摩擦系數第28頁/共49頁第二十九頁，共49頁。6.墩頂水平位移計算墩頂水

35、平位移計算 墩頂過大的水平位移會影響橋跨結構的正常使用，墩頂過大的水平位移會影響橋跨結構的正常使用， 對于高度對于高度超過超過20m的重力式橋墩，應驗的重力式橋墩，應驗(yngyn)算頂端水平方向的彈性位算頂端水平方向的彈性位移，并使其符合規定要求。墩臺頂面水平位移的容許極限值為：移，并使其符合規定要求。墩臺頂面水平位移的容許極限值為：式中：L相鄰墩臺間的最小跨徑，以米計。跨徑小于25M時仍以25M計算； Y 墩臺頂水平位移值(mm)，它的數值應包括(boku)墩臺水平方向的彈性位移和 由于地基不均勻沉降而產生的水平位移值的總和。地基不均勻沉降所 產生的水平位移值，可通過計算不均勻沉降引起的傾

36、斜角求得。 計算時可認為墩臺身相當于一個固定在基礎頂面的懸臂梁，不考慮上部結構對墩、臺頂位移的約束作用，而引起水平彈性位移的荷載為制動力、風力及偏心的豎向支反力等。由于將墩臺視為固定在基礎頂面的懸臂梁，完全忽略了上部結構對墩臺頂的約束作用，所以結果是偏大的。 重力(zhngl)式墩臺帽一般可不進行驗算，支座墊石下的局部承壓應力與支座計算的有關內容相同。采用懸臂式帽的重力(zhngl)式墩臺，懸臂墩臺帽需配受力鋼筋，懸臂部分按懸臂梁計算。有關施工時的特殊受力，可按實際情況驗算。第29頁/共49頁第三十頁，共49頁。三、樁柱式橋墩計算要點三、樁柱式橋墩計算要點1.1.蓋梁計算蓋梁計算 力學圖示：力

37、學圖示： 雙柱式墩：當蓋梁的剛度與樁柱的剛度比大與雙柱式墩：當蓋梁的剛度與樁柱的剛度比大與5 5時，時，可忽略樁柱對蓋梁的約束，近似按雙懸臂梁計算?？珊雎詷吨鶎ιw梁的約束，近似按雙懸臂梁計算。對多柱式或多樁式橋墩，可按多跨連續梁計算。對多柱式或多樁式橋墩，可按多跨連續梁計算。 計算內容：計算內容： 1 1、結構重力及其作用效應計算；、結構重力及其作用效應計算； 2 2、活載及其作用效應計算；、活載及其作用效應計算； 3 3、施工吊裝荷載及其作用效應計算；、施工吊裝荷載及其作用效應計算； 4 4、作用效應組合、作用效應組合(zh)(zh)及內力包絡圖；及內力包絡圖； 5 5、配筋計算。、配筋計算

38、。2.2.樁身計算樁身計算 分剛性和柔性兩種分剛性和柔性兩種第30頁/共49頁第三十一頁，共49頁。學習情境二學習情境二 橋梁墩臺橋梁墩臺(dn ti)(dn ti)設計設計工作任務工作任務(rn wu)二二 橋臺設計與計算橋臺設計與計算學習目標：學習目標：1.1.敘述橋臺上的作用及最不利作用布置；敘述橋臺上的作用及最不利作用布置； 2. 2.能夠進行橋臺的尺寸確定；能夠進行橋臺的尺寸確定； 3. 3.知道重力式橋臺的設計計算內容知道重力式橋臺的設計計算內容(nirng)(nirng)并按照公路橋涵設計規范要求完成橋臺設計；并按照公路橋涵設計規范要求完成橋臺設計； 4. 4.知道輕型橋臺的設計

39、要點。知道輕型橋臺的設計要點。任務描述：任務描述：根據所學知識并視需要收集相關信息，完成橋臺的施工圖設計，并上交橋 梁橋臺設計說明書和橋墩施工圖。學習引導：學習引導：本工作任務沿著以下脈絡進行學習:第31頁/共49頁第三十二頁，共49頁。第32頁/共49頁第三十三頁，共49頁。一、重力式橋臺的計算一、重力式橋臺的計算1. 橋合上的作用橋合上的作用 橋臺上的作用與橋墩計算中所用到的基本相同，只是橋臺上的作用與橋墩計算中所用到的基本相同，只是(zhsh)在永久作在永久作用中要計入臺后填土對臺身的側壓力。工程設計中，一般都將它按主動土用中要計入臺后填土對臺身的側壓力。工程設計中，一般都將它按主動土壓

40、力計算，其大小與壓實程度有關。另外，對于橋臺尚要考慮車輛荷載引壓力計算，其大小與壓實程度有關。另外，對于橋臺尚要考慮車輛荷載引起的土側壓力，而不需計及縱、橫向風力、流水壓力、冰壓力、船只或漂起的土側壓力，而不需計及縱、橫向風力、流水壓力、冰壓力、船只或漂浮物的撞擊力等。浮物的撞擊力等。第33頁/共49頁第三十四頁，共49頁。2.作用效應組合作用效應組合1)梁橋橋臺的作用布置及組合梁橋橋臺的作用布置及組合（1）作用布置）作用布置(只考慮順橋向只考慮順橋向)在橋跨結構上布置車輛在橋跨結構上布置車輛(chling)荷載，溫度下降，制動力向橋孔方向，并考慮臺后土側壓力；荷載，溫度下降，制動力向橋孔方向

41、，并考慮臺后土側壓力；在臺后破壞棱體上布置車輛在臺后破壞棱體上布置車輛(chling)荷載，溫度下降，并考慮臺后土側壓力；荷載，溫度下降，并考慮臺后土側壓力；在橋跨結構上和臺后破壞棱體上都布置車輛在橋跨結構上和臺后破壞棱體上都布置車輛(chling)荷載荷載(當橋臺尺寸較大時還要考慮在橋跨結構上、臺后破壞棱體上和橋臺上同時布置活載的情況當橋臺尺寸較大時還要考慮在橋跨結構上、臺后破壞棱體上和橋臺上同時布置活載的情況)，溫度下降，制動力向橋孔方向，并考慮臺后土側壓力；，溫度下降，制動力向橋孔方向，并考慮臺后土側壓力； 一般重力式橋臺以第二種和第三種組合控制設計，但需根據具體情況進行分析比較后才能確

42、定。一般重力式橋臺以第二種和第三種組合控制設計，但需根據具體情況進行分析比較后才能確定。第34頁/共49頁第三十五頁，共49頁。（2）作用效應組合）作用效應組合 根據上述的作用布置，可進行如下幾種作用組合（只列出了第一和第二種情況）：根據上述的作用布置，可進行如下幾種作用組合（只列出了第一和第二種情況）：上部結構重力上部結構重力+計算截面以上橋臺重力計算截面以上橋臺重力+浮力浮力+土側壓力（此組合是驗算地基受土側壓力（此組合是驗算地基受 永久作用時的永久作用時的合理偏心距）。合理偏心距）。上部結構重力上部結構重力+計算截面以上橋臺重力計算截面以上橋臺重力+浮力浮力+作用在橋跨結構上的汽車荷載和

43、作用在橋跨結構上的汽車荷載和 人群荷載人群荷載+土土側壓力。側壓力。上部結構重力上部結構重力+計算截面以上橋臺重力計算截面以上橋臺重力+浮力浮力+作用在橋跨結構上的汽車荷載和人群荷載作用在橋跨結構上的汽車荷載和人群荷載+土側土側壓力壓力+制動力制動力(dngl)+溫度作用。溫度作用。 上部結構重力上部結構重力+計算截面以上橋臺重力計算截面以上橋臺重力+浮力浮力+作用在橋跨結構上的汽車荷載和人群荷載作用在橋跨結構上的汽車荷載和人群荷載+土土側壓力側壓力+支座摩阻力。支座摩阻力。上部結構重力上部結構重力+計算截面以上橋臺重力計算截面以上橋臺重力+浮力浮力+土側壓力（包括作用在破壞棱體上的汽車荷載土

44、側壓力（包括作用在破壞棱體上的汽車荷載所引起的土側壓力）。所引起的土側壓力）。上部結構重力上部結構重力+計算截面以上橋臺重力計算截面以上橋臺重力+浮力浮力+土側壓力（包括作用在破壞棱體上的汽車荷載土側壓力（包括作用在破壞棱體上的汽車荷載所引起的土側壓力）所引起的土側壓力）+支座摩阻力。支座摩阻力。上部結構重力上部結構重力+計算截面以上橋臺重力計算截面以上橋臺重力+浮力浮力+土側壓力（包括作用在破壞棱體上的汽車荷載土側壓力（包括作用在破壞棱體上的汽車荷載所引起的土側壓力）所引起的土側壓力）+溫度影響力。溫度影響力。第35頁/共49頁第三十六頁，共49頁。2)拱橋橋臺的荷載布置及組合拱橋橋臺的荷載

45、布置及組合(只考慮順橋向只考慮順橋向)（1）作用布置）作用布置(只考慮順橋向只考慮順橋向)在臺后破壞棱體上布置車輛在臺后破壞棱體上布置車輛(chling)荷載，制動力向橋跨方向，橋跨荷載，制動力向橋跨方向，橋跨上無荷載，溫度下降，并考慮臺后土側壓力，使橋臺有向橋跨方向偏移的上無荷載，溫度下降，并考慮臺后土側壓力，使橋臺有向橋跨方向偏移的趨勢，拱圈材料收縮力；趨勢，拱圈材料收縮力；在橋跨結構上布置車輛在橋跨結構上布置車輛(chling)荷載，使拱腳水平推力荷載，使拱腳水平推力HP達到最大值，達到最大值，溫度上升，制動力向路堤方向，并考慮臺后土側壓力，使橋臺有向路堤方溫度上升，制動力向路堤方向，并

46、考慮臺后土側壓力，使橋臺有向路堤方向偏移的趨勢，拱圈材料收縮力。向偏移的趨勢，拱圈材料收縮力。第36頁/共49頁第三十七頁，共49頁。（2）作用效應）作用效應(xioyng)組合組合上部結構重力上部結構重力+計算截面以上橋臺重力計算截面以上橋臺重力+浮力浮力+土側壓力土側壓力+混凝土收混凝土收 縮作用（此組合是驗算縮作用（此組合是驗算地基受永久作用時的合理偏心距）。地基受永久作用時的合理偏心距）。上部結構重力上部結構重力+計算截面以上橋臺重力計算截面以上橋臺重力+浮力浮力+作用在橋跨結構上的汽車荷載和人群荷載作用在橋跨結構上的汽車荷載和人群荷載+土側壓力土側壓力+混凝土收縮作用。混凝土收縮作用

47、。上部結構重力上部結構重力+計算截面以上橋臺重力計算截面以上橋臺重力+浮力浮力+作用在橋跨結構上的汽車荷載和人群荷載作用在橋跨結構上的汽車荷載和人群荷載+土側壓力土側壓力+混凝土收縮作用混凝土收縮作用+向路堤方向的制動力向路堤方向的制動力+溫度上升作用。溫度上升作用。上部結構重力上部結構重力+計算截面以上橋臺重力計算截面以上橋臺重力+浮力浮力+土側壓力（包括作用在破壞棱體上的汽車荷土側壓力（包括作用在破壞棱體上的汽車荷載所引起的土側壓力載所引起的土側壓力+混凝土收縮作用?；炷潦湛s作用。上部結構重力上部結構重力+計算截面以上橋臺重力計算截面以上橋臺重力+浮力浮力+土側壓力（包括作用在破壞棱體上

48、的汽車荷土側壓力（包括作用在破壞棱體上的汽車荷載所引起的土側壓力）載所引起的土側壓力）+混凝土收縮作用混凝土收縮作用+溫度下降作用。溫度下降作用。第37頁/共49頁第三十八頁，共49頁。3.橋臺強度橋臺強度(qingd)、偏心和穩定性驗算、偏心和穩定性驗算 橋臺臺身強度橋臺臺身強度(qingd)，基底承載力、偏心以及橋，基底承載力、偏心以及橋臺穩定性驗算和橋墩相同。如果臺穩定性驗算和橋墩相同。如果U型橋臺兩側墻寬度不型橋臺兩側墻寬度不小于同一水平截面前墻全長的小于同一水平截面前墻全長的0.4倍時，橋臺臺身截面強倍時，橋臺臺身截面強度度(qingd)驗算應把前墻和側墻作為整體考慮其受力。驗算應把

49、前墻和側墻作為整體考慮其受力。否則，臺身前墻應按獨立的擋土墻進行驗算。否則，臺身前墻應按獨立的擋土墻進行驗算。第38頁/共49頁第三十九頁，共49頁。二、梁橋輕型橋臺的計算特點二、梁橋輕型橋臺的計算特點 設有支撐梁的梁橋薄壁輕型橋臺是利用橋跨結構和設有支撐梁的梁橋薄壁輕型橋臺是利用橋跨結構和底部支撐粱作為橋臺與橋臺或者底部支撐粱作為橋臺與橋臺或者(huzh)橋臺與橋墩之橋臺與橋墩之間的支撐，以防止橋臺受路堤的土側壓力而向河心方向間的支撐，以防止橋臺受路堤的土側壓力而向河心方向移動，從而使結構構成為四鉸框架的受力體系。對于這移動，從而使結構構成為四鉸框架的受力體系。對于這類橋臺類橋臺)的計算主要

50、包括三項內容：的計算主要包括三項內容： 1.將橋臺視為在順橋向縱向豎直平面內上下端鉸支，將橋臺視為在順橋向縱向豎直平面內上下端鉸支，承受豎向荷載和承受豎向荷載和 橫向荷載作用的豎梁（簡支梁），驗算墻身圬工的橫向荷載作用的豎梁（簡支梁），驗算墻身圬工的截面承載力和抗截面承載力和抗 剪承載力。剪承載力。 2.將橋臺和翼墻（包括基礎）視為橫橋向豎直平面內將橋臺和翼墻（包括基礎）視為橫橋向豎直平面內彈性地基上的短彈性地基上的短 梁，驗算橋臺在該平面內的彎曲承載力。梁，驗算橋臺在該平面內的彎曲承載力。 3.驗算地基土承載力。驗算地基土承載力。第39頁/共49頁第四十頁，共49頁。1.橋臺作為豎梁時的強度

51、計算橋臺作為豎梁時的強度計算通常通常(tngchng)取單位橋臺寬度取單位橋臺寬度進行驗算，其步驟為：進行驗算，其步驟為：1)驗算截面處的豎直力驗算截面處的豎直力N它包括以下三項：它包括以下三項：(1)橋跨結構恒載在單位寬度橋臺橋跨結構恒載在單位寬度橋臺上的支點反力上的支點反力N1(2)單位寬度臺帽的自重單位寬度臺帽的自重N2；(3)驗算截面以上單位寬度臺身的驗算截面以上單位寬度臺身的自重自重N3。 N=N1+N2+N3第40頁/共49頁第四十一頁，共49頁。2)土壓力計算土壓力計算計算土壓力時，對橋臺的最不利計算土壓力時，對橋臺的最不利(bl)荷載組合是橋上無車輛荷載，臺背填土破壞荷載組合是

52、橋上無車輛荷載，臺背填土破壞棱體上有車輛荷載。其荷載分布如圖所示。棱體上有車輛荷載。其荷載分布如圖所示。（1）單位臺寬由填土本身引起(ynq)的土壓力ET呈三角形分布，其計算公式為：（2）單位臺寬由車輛荷裁引起(ynq)的土壓力Ec呈均勻分布，其計算公式為：2221tan (45)22TEH22tan (45)2CEH h第41頁/共49頁第四十二頁，共49頁。（3）單位臺寬的總土壓力(yl)E E=ET+EC（4）等代土層厚度h0GhBl式中：臺后填土容重； 土的摩擦角； G布置(bzh)在面積內的車輪重； B 橋臺計算寬度； l0 臺后填十的破壞棱體長度，同時：02tan(45)2lH第42頁/共49頁第四十三頁，共49頁。3)臺身內力計算（1）計算圖式 臺身按上下鉸接的簡支梁計算，如圖2-2-4所示。對于有臺背的橋臺，因