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
=≥
稳
倾
(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。