桥梁墩台的计算

、汽车荷载的制动力
汽车荷载的制动力是桥梁墩台承受的主要纵向水平力之一， 当汽车荷载在桥上制动或减速时，在车轮与桥面之间产生相互 作用力，此时桥面受到方向与车辆行进方向相同的力，即称制 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 梁式桥墩台时，制动力可移至支座中心（铰或滚轴中心）或滑 动 、流支水座压、力橡及胶冰压支力座、摆动支座的底座面上。
荷载，在墩台设计计算时要进行抗震验算和必要的防护构造措施设计。
（二）荷载组合
桥梁墩台计算时，预先很难确定那一种荷载组合最不利。通常需 要对各种可能的荷载进行组合计算，满足各种不同的要求。在墩台的 计算中，尚需考虑按顺桥向(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。
作用在桥墩上的流水压力，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水深处，即假定河底的流速 为零，作用力的分布呈倒三角形。
严寒地区位于有冰棱河流或水库中的桥梁墩台，应根据当地冰棱的具 体情况及墩台形状计算冰压力。冰压力有竖向和水平向作用力，主要是水 平向作用力。竖向力是由冰层水位升降而对桥梁墩台产生的作用；水平向 作用力包括因风和水流作用于大面积冰层而产生的静压力、冰堆整体推移 产生的静压力、、河流流冰产生的动压力等。
节桥梁墩台的计算
一、作用在桥梁墩台上的荷载及组合
永久荷载： 恒载、土重和侧向土压力、预应力（组合式桥墩）、混凝 土收缩及徐变的影响力、水的浮力；
基本可变荷载： 汽车荷载、汽车冲击力、离心力、汽车荷载引起的
荷
侧向土压力、人群荷载、挂车或履带车荷载及其引
载
起的土侧压力；
其它可变荷载： 其它可变荷载有风力、汽车制动力、流水压力、冰压
构件吊装时，视具体情况，构件重力应乘以动力系数或。
内力计算
公路桥梁桩柱式墩台的盖梁通常采用双悬臂式，计算 时控制截面选取在支点和跨中截面。为了得到活载最不利 横向布置，可先作出控制截面的内力影响线，活载通过上 部结构的支点间接传递至盖梁顶面，然后通过活载横向布 置，就能得到活载最不利横向布置系数，并根据最大活载 支反力便能获得最不利活载内力。在盖梁内力计算时，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，上部结 构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，此时背 配筋墙验仅算起挡土墙作用。必要时也可考虑背墙与盖梁的共同受 力，盖盖梁梁的按配筋形验截算面方计法算与钢。筋桥混台凝耳土墙梁配视筋为类单同悬，臂根据固弯端矩梁包，络水图配置 平受弯方钢向筋承，受根据土剪压力力包及络活图配载置水斜平筋压和力箍筋。。在配筋时，还应计算各控制
Sd(s o slQ)Rd(Rm j ,ak)
Sd荷 载 效 应 函 数 ； Q荷 载 在 结 构 上 产 生 的 效 应 ；
结s o 构 的 重 要 性 系 数 ， 按 < < 公 路 砖 石 及 混 凝 土 桥 涵 设 计 规 范 > > 第 3 . 0 . 1 条 采 用 ； 荷s l 载 安 全 系 数 ， 按 < < 公 路 砖 石 及 混 凝 土 桥 涵 设 计 规 范 > > 采 用 ； 荷 载 组 合 系 数 ， 按 <<公 路 砖 石 及 混 凝 土 桥 涵 设 计 规 范 >>表 3.0.1-1 采 用 ；
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。
其他可变荷载不同时组合表
表 2-7-2
编号
荷载名称
不与该荷载同时参与组合的荷载号
14
风
力
-
15
汽车制动力
16,17,19
16
流水压力
15,17
17
冰
压
力
15,16
18
温度影响力
-
19
支座摩阻力
15
注：荷载号与公路桥梁设计规范中编号一致。
列的组合 、组合
的内容组合。
２）桥墩在顺桥向承受最大水平荷载的组合。可按公路桥梁设计规范中所 列的组合 、组合的荷载内容组合。
３）桥墩承受最大横桥方向的偏载、最大竖向荷载。可按公路桥梁设计规 范中的组合、、、荷载内容组合。
４）桥墩在施工阶段的受力验算。按组合 进行验算。
５）需要进行地震力验算的桥墩，还要按组合进行验算。
受压构件纵向弯曲系数，中心受压墩台的值可查阅<<公路砖石及混 凝土桥涵设计规范>>表，偏心受压时，弯曲平面内的纵向弯曲系数 按下式计算：

1
1211.3

3(eo rw
)2
墩台整体稳定验算
抗倾覆稳定验算
K1

M稳 M倾

K0 1
M稳y1P1
M 倾 ＝P ieiTihi
在所有荷载中，车辆荷载的变动对荷载组合起着支配作用。 验算墩身强度 在用在墩身截面的合力偏心矩 桥墩的稳定性
桥墩 因此，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2-7-13 产生最大竖向荷载时的外力组合
图2-7-14 桥梁横向布载情况
１）桥墩在顺桥向承受最大竖向荷载的组合。可按公路桥梁设计规范中所
y 0.5 L
（二）、柱式桥墩的计算 、盖梁的计算
计算图式 外力计算
内力计算
配筋验算
计算模式
桩柱式墩台通常按钢筋混凝土构件设计。在构造上，桩柱的钢筋 伸入盖梁内，与盖梁的钢筋绑扎成整体，因此盖梁与桩柱刚结呈刚架结 构。双柱式墩台，当盖梁的刚度与桩柱的线刚度比大于时，为简化计算 可以忽略节点不均衡弯矩的分配及传递，一般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，当盖梁计算跨径与梁高 之比，对简支梁小于，对连续梁小于时，应按<<公路钢筋混凝土及预应 力混凝土桥涵设计规范>>附录六作为深梁计算。当线刚度比小于时，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。
验算截面
墩台身的基础顶面 墩台身截面突变处 墩台帽及墩台帽交界处墩身截面
高墩
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，N、H M
得到并按下式计算各种组合的竖向力设计值及相应偏心矩:
Nj so slN
e0

M N
强度验算
Nj ARaj /m
）在台后破坏棱体上布置车辆荷载，温度下降，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)；
）在桥跨结构上和台后破坏棱体上都布置车辆荷载（当桥台尺寸较大时， 还要考虑在桥跨结构上、台后破坏棱体上和桥台上同时都布置活载的情 况），温度下降，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)。
外力计算
作用在盖梁上的外力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，首先可根据所计算盖梁处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。
盖梁在施工过程中，荷载的不对称性很大，各截面将产生较大的内 力，因此应根据当时的架桥施工方案，作出最不利荷载工况。
截面扭矩所需要的箍筋及纵向钢筋。
、墩台柱的计算 外力计算 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，最后经恒载、活载等 组合，可求得最不利的荷载。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主动土压力等。土压力的计算宽度及溜坡主 动土压力的计算方法，见第二节和<<公路桥涵设计通用规范>>的有关规定。 内力计算
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。
、墩台顶部位移
在不考虑桩基变位影响时，等截面桥墩，由于墩顶承受弯矩（）、水 平力（）及沿墩高梯形分布的水平荷载（见图）所引起的墩顶位移可按下 式计算：
1 (eo )m

y
(eo )2
rw
截面偏心距验算
桥墩承受偏心受压荷载时，各验算截面在各种组合的偏心
距应小于<<公路砖石及混凝土桥涵设计规范>>表的容许值。如
果超过时，可按下式确定截面尺寸
Nj

ARwj1 ( Aeo 1)
W
m
、墩台的稳定验算 纵向挠曲稳定稳定验算

Nj ARaj /m
Rd结 构 抗 力 效 应 函 数 ；
m 材 料 或 砌 体 的 安 全 系 数 ， 按 <<公 路 砖 石 及 混 凝 土 桥 涵 设 计 规 范 >>表 3.0.1-2 采 用 ；
ak结 构 的 几 何 尺 寸 ；
R j材 料 或 砌 体 的 极 限 强 度 ， 按 <<公 路 砖 石 及 混 凝 土 桥 涵 设 计 规 范 >>第 2.0.5 条 采 用 。
公路桥梁设计规范中，在考虑水的浮力时，对不同的土质和不同的计算内 容作了不同的规定。位于透水性地基上的墩台，在验算稳定时，应采用设 计高水位的浮力；在验算地基应力时，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，可不考虑水的浮力。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。
二、 桥梁墩台的计算与验算
强度 重力式墩台 偏心矩
稳定
圬工结构
轻型桥墩、柱式桥墩：钢筋混凝土结构
（一）、重力式墩台 、截面强度验算
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 强度的设计验算采用分项安全系数的极限状态法。在不利荷载组合作用 下，验算墩台各控制截面荷载效应的设计值（内力）应小于或等于结构 抗力效应的设计值，以方程表示为