中小桥下部结构计算(墩柱计算)苏交科

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（墩柱计算）
2010年12月
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1、墩柱计算内容 内力计算 ：墩柱计算截面的弯矩和轴力。《通用规范》4.3 荷载组合 ：根据不同验算要求，分别进行承载能力组合及正 常使用组合。《通用规范》4.1.6~4.1.7
偏心受压构件截面验算：
承载能力验算、正常使用验算
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2、墩柱内力计算（ 《通用规范》4.3） 剪力：恒载、活载、制动力、支摩力、升降温作用、徐变收缩 作用等 弯矩：剪力引起的弯矩,恒载偏心引起弯矩 轴力：恒载、活载等
嵌岩桩：桩基钢筋通长 沉淀层厚度：
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2、桩身截面内力计算及截面验算 桩基配筋
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2、桩身截面内力计算及截面验算 桩基检测： 桩长<50m,可采用小应变方法检测。 桩长≥50m,采用声波透射动测法埋声测管： 桩径d<180cm :3根
桩径d≥180cm :4根
注意为了施工方便，延伸主筋固定声测管
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2、墩柱内力计算 水平力计算 1、汽车制动力：
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2、墩柱内力计算 水平力计算 2、支摩阻力：F=G*μ
如果水平力大于支摩阻力，按照支摩阻力取值
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2、墩柱内力计算 水平力计算 3、体系升降温、收缩徐变引起的水平力，按照各墩进行刚度分配。
升降温引起的水平力： F=Δ *Ki=α *t*L*Ki=0.00001*t*L*Ki
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墩柱基桩计算
5、计算示例 空心板计算示例 采用手算或者软件计算，以桥博为例： 截面验算
墩柱为一端固定一端自由，取为2L=10m
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5、计算示例 空心板计算示例 采用手算或者软件计算，以桥博为例： 截面验算
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5、计算示例 空心板计算示例 配筋：
抗震设防7度及以上墩柱塑性铰区箍筋满足抗震细则要求
抗剪承载力验算：
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4、计算实例 截面验算——裂缝验算
注意骨架钢筋对计
算裂缝的影响
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5、构造要求 纵筋
箍筋
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5、构造要求 纵筋
箍筋
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总结：
严格执行规范
理解规范的原理及出处 正确运用程序，结合手算并多个程序相互校核 设计不盲目抄袭，结合工程灵活运用
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参考书目：
《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2004) 《公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范》(JTG D62—2004) 《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63—2007) 《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041—2000) 《公路桥梁板式橡胶支座规格系列(JTT663-2006)》 《钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理》 《桥梁计算示例集混凝土简支梁（板）桥》》（第三版） 《公路桥涵设计手册：墩台与基础》 《连续桥面简支梁桥墩台计算实例》 《<公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范>条文应用算例》 《桥梁设计与计算》
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墩柱基桩计算
1 、本例为 4x20m 预应力混凝土空心板，桥面连续，下部采 用柱式墩，钻孔灌注桩基础。支座均采用板式橡胶支座
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5、计算示例 空心板计算示例 桥墩刚度计算
墩柱混凝土等级： C30 砼弹性模量Ec= 30000 Mpa 墩柱直径d= 1.2 m 毛截面惯性矩I= 0.10 m^4 1#墩 2#墩 3#墩 4#墩 柱数n： 3 3 3 3 柱高h： 4(m) 5(m) 6(m) 5(m) 1#墩刚度K1 2#墩刚度K2 3#墩刚度K3 4#墩刚度K4 343533.2 175889.0 101787.6 175889.0 3 注：墩柱刚度公式Kz=3*0.8EcI/h *(墩柱数)——本例未计桩土作用
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2、 计算方法——先纵向计算再横向 计算方法一：汽车荷载通过各梁进行传递至帽梁，并根据上部
结构特点分布采用刚（铰）接板法等。桥梁通、BRGcap等均采用
此方法。
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2、 计算方法——先纵向计算再横向 计算方法二：汽车荷载直接作用在盖梁上面，进行影响线加
载。采用常规的杆系程序计算即可。
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3、盖梁内力计算 规范规定
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3、桩长计算 嵌岩桩 加强钻孔分布，确保地质资料准确可靠
《公路工程地质勘测规范》（JTJ064-98）6.3.3条：
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3、桩长计算实例 宿新高速（新沂段）——09年完成施工图设计，现已完 成大部分下部基础施工。 北沟枢纽互通桥 岩层分布变化大，中风化层在地面线以下5~15m不等
中风化岩层
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3、盖梁内力计算 规范规定
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3、盖梁内力计算 规范规定（ 抗弯计算： ）
抗剪计算：
裂缝计算：
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3、盖梁内力计算 规范规定（ ）
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3、盖梁内力计算 其他 施工阶段计算：注意施工阶段架桥机运梁验算

4、计算实例 本例为 4x20m 预应力混凝土空心板，桥面连续，下部采用 柱式墩，钻孔灌注桩基础。支座均采用板式橡胶支座 1、
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4、计算实例 结构判别 根据规范8.2.1~8.2.3. 盖梁与柱的线刚度之比小于5，本例题按刚构计算。
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4、计算实例 内力计算（桥博程序计算）
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4、计算实例 内力计算 （桥博程序计算）
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4、计算实例 内力计算（桥博程序计算）
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4、计算实例 截面验算——抗弯验算
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4、计算实例 截面验算——抗剪验算 抗剪截面验算：
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3、荷载组合 规范基本规定
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3、荷载组合 规范基本规定
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4、截面验算 桥墩承载力验算 按照偏心受压构件计算
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4、截面验算 桥墩承载力验算
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4、截面验算 桥墩抗裂验算
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4、截面验算 桥墩位移验算 85 规范对桥墩位移有规定，现04 规范取消，可参考 85 规范。
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5、计算示例 空心板计算示例 4x20m 预应力混凝土空心板，桥面连续，下部采用柱式墩（d120 ）， 钻孔灌注桩基础（d150）。支座均采用板式橡胶支座。
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3、桩长计算实例
北沟枢纽互通桥
钻孔布置：隔墩布置钻孔，要求进入中风化层至少5m 设计桩长在10~22m不等，嵌岩>3m，现场结合钻孔情况进行了调整。 施工方法：冲击钻、人工挖孔等
冲击钻
冲击钻
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（帽梁计算）
2010年12月
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1、帽梁计算内容 帽梁截面内力计算 截面验算 持久状况承载能力极限状态下抗弯、抗剪能力计算，和持 久状况正常使用极限状态下裂缝宽度验算。
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5、计算示例 空心板计算示例
墩柱水平力计算
6、各墩水平力合计 1#墩 水平力P合1 431.7 2#墩 水平力P合2 407.9 3#墩 水平力P合3 81.9 4#墩 水平力P合4 407.9 5#墩 水平力P合5 431.7
KN
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5、计算示例 空心板计算示例
验算截面（柱底截面）内力计算
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2、墩柱内力计算 桥墩刚度计算及水平力分配 3、刚度合成 支座与墩柱刚度串联，再多个墩柱并联，得到一联桥下部
结构的抗推刚度，水平力按照各墩占一联刚度比进行分配。
K合=K*Kr/(K+Kr)
K、Kr——分别是墩柱和支座刚度
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2、墩柱内力计算 其他计算荷载 1、考虑施工因素，上部结构恒载的偏心作用 2、位于纵坡上，支座不能保证决对水平，重力可能产生水平分力。 3、顺桥向和横桥向弯矩组合
b1---计算宽度 S—桩单元长度
y—单元深度
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2、桩身截面内力计算及截面验算 桩基配筋 根据计算结果配筋，参考《高指桩基设计指导意见》： 摩擦桩： 1、第一批截断主筋深入地下长度L，按L1=4/α 计算（α 为土中基 础变形系数）， 2、最下层为素砼段，最大长度不超过8 倍桩径； 3、桩基沉淀层厚度：
L----i墩距不动点的距离 Ki——i墩的刚度
t——升降温差 收缩徐变可按照10°计算，与降温进行不利效应叠加。
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2、墩柱内力计算 水平力计算 4、离心力：
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2、墩柱内力计算 水平力计算 5、地震力：
按照规则桥梁计算，作为偶然荷载组合
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2、墩柱内力计算 水平力计算 6、其他荷载——风荷载、水压力、冰荷载、撞击荷载
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2、桩身截面内力计算及截面验算
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2、桩身截面内力计算及截面验算
偏心受压构件，计算与墩柱一样。
桩的计算长度取值，新规范未作规定，参考85地基规范:
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2、桩身截面内力计算及截面验算
也可用有限元程序的土弹簧模拟桩土作用，具体可参考《桥梁设计与计算》
书中及参考文献
土弹簧刚度：K=b1*S*m*y
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3、桩长计算
桩顶反力计算（JTG
D63-2007 公路桥涵地基与基础设计规范）
注意：荷载系数为1.0，不是1.2or1.4，计入冲击系数0.3
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3、桩长计算 注意： 1、考虑负摩阻力。
2、考虑冲刷、河床变化等
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3、桩长计算 摩擦桩
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3、桩长计算 摩擦桩
1、桩身自重与置算土重的差值，一般按照25-18=7kN/m3考虑 2、持力层多为砂性土，完全考虑浮力，γ 2=8kN/m3。对于饱 和黏性土IL<0时不计浮力，IL>1时，考虑受浮力。在0～1间按 照不利状态考虑。 3、如无土的详细资料，可偏保守计算取值。
5#墩 3 4(m) 5#墩刚度K5 343533.2
kN/m
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5、计算示例 空心板计算示例 桥墩刚度计算——考虑桩土作用
柱顶水平位移: delta = 0.0803m
2#墩 K=3*1000/0.0803=37359.9 kn/m
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5、计算示例 空心板计算示例 支座刚度计算