一、重力式墩台的验算

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一、重力式墩台的验算

(一)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,根据《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61—2005),其设计过程采用以概率理论为基础的极限状态设计方法,采用分项系数表达式进行计算。在不利荷载组合作用下,验算墩台各控制截面作用效应的设计值(内力)应小于或等于结构抗力效应的设计值。

0(,)d d S R f a γ≤

S―作用效应组合设计值,按《通规》JTGD60-2004的规定计算; R(.) ―构件承载力设计值函数; f d ―材料强度设计值 ;

a d ―几何参数设计值,可采用几何参数标准值,即设计文件规定值。

具体的墩台截面的强度验算包括以下各项内容: (1)选取验算截面

1)通常选取墩台身的基础顶面与墩台身截面突变处。

2)采用悬臂式墩台帽的墩身,除对墩台帽进行验算外,应对墩台帽交界处墩身截面进行验算。

3)当桥墩、桥台较高时,需沿墩台身每隔2~3米选取一个验算截面。 (2)验算截面的内力计算

按照各种组合,分别计算各验算界面的竖向力、水平力和弯矩,得到N ∑、H ∑及M ∑,并按下式计算各种组合的竖向力设计值:

0j d N N γ=∑

式中:j N ——各种组合中最不利的设计荷载效应(竖向力);

d N ——各种组合中按不同荷载算得的竖向力设计值;

(3)砌体构件受压承载力计算 承载能力极限状态验算:按轴心或偏心受压构件验算墩身各截面的承载能力。对于砌体以及混凝土截面,要分别采用《圬规》相应条款4.0.4~4.0.8的规定计算。如果不满足要求就应根据4.0.10修改墩身截面尺寸重新验算;

(4)截面偏心距验算

如超过表4.0.9限制时,可按下式确定截面尺寸:

1)单向偏心:

1

tmd

d

Af

N

Ae

W

γϕ

-

2)双向偏心:

1

tmd

d

y

x

y x

Af

N

Ae

Ae

W W

γϕ

+-

W y、W x―双向偏心时,构件x方向受拉边缘绕y轴的截面弹性抵抗矩和构件y方向受拉边缘绕x轴的截面弹性抵抗矩,对于组合截面应按弹性模量比换算为换算截面弹性抵抗矩;

f tmd―构件受拉边层的弯曲抗拉强度设计值,按《圬规》表3.3.2、表3.3.3-4和表3.3.4-3采用;

ex、ey―双向偏心时,轴向力在x方向和y方向的偏心距;

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,分别参见《公路圬工桥涵设计规范》第4.0.6条和4.0.8 条。

(二)墩台整体稳定性验算

(1)抗倾覆稳定验算

101

M

K K

M

=≥

(2)抗滑移稳定验算

202i ip

ia

P H K K H

μ+=

≥∑∑∑

(三)墩台顶水平位移计算 (1)水平位移的规定

对于高度超过20m 的重力式墩台及轻型墩台,应验算墩台顶水平方向的弹性位移,并符合规定要求。墩台顶面水平位移容许极限值为:

(2)水平弹性位移的计算

计算时可认为墩台身相当于一固定在基础顶面的悬臂梁,不考虑上部结构对墩台顶位移的约束作用,可按共轭梁法计算墩台身弹性变形引起的位移,其一般计算式:

在具体的计算中,对于边界面墩台水平位移,也可参考以下公式近似计算:

注意:在计算中将桥墩台视为固定在基础顶面的悬臂梁,完全忽略上部结构墩顶的约束,计算的结果是偏大的。

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