桥墩桥台结构及计算
桥梁墩台计算
12.2.1 重力式桥墩
1.作用(荷载)及其组合
在第一章总论里,已经对公路桥涵设计所用的作用(荷载)及其组合作了详细介绍,本 节仅结合桥墩计算所应考虑的内容予以阐述。
桥墩计算中考虑的永久作用为: ·上部结构的恒重对墩帽或拱座产生的支承反力,包括上部构造混凝土收缩及徐变作用; ·桥墩自重,包括在基础襟边上的土重; ·预加力,例如对装配式预应力空心桥墩所施加的预加力; ·基础变位作用,对于奠基于非岩石地基上的超静定结构,应当考虑由于地基压密等引 起的支座长期变位的影响,并根据最终位移量按弹性理论计算构件截面的附加内力; ·水的浮力,基础底面位于透水性地基上的桥梁墩台,当验算稳定时,应考虑设计水位 的浮力;当验算地基应力时,可仅考虑低水位的浮力,或不考虑水的浮力。基础嵌入不透水 性地基的桥梁墩台不考虑水的浮力。作用在桩基承台底面的浮力,应考虑全部底面积。对桩 嵌入不透水地基并灌注混凝土封闭者,不应考虑桩的浮力,在计算承台底面浮力时应扣除桩 的截面面积。当不能确定地基是否透水时,应以透水或不透水两种情况与其他作用组合,取 其最不利者。 桥墩计算中考虑的可变作用为:
以上所述的各种作用效应组合是对重力式桥墩而言的,对于其它型式的桥墩,则要根据 它们的构造和受力特点进行具体分析,然后参照上述的一般原则,进行个别的作用效应组合。 这里要提出注意的是:
○1 不论对于哪一种型式的桥墩,在计算中对于各种荷载组合都要满足《桥规》中所规定 的强度安全系数和结构稳定系数。
○2 桥规中还规定,在可变作用中,有些荷载不应同时考虑(见第一章表 1.15),例如在 计入汽车制动力时,就不应同时计入流水压力、冰压力和支座摩阻力等。
N ——作用于基础底面合力的竖向分力; a、b——横桥方向及顺桥方向基础底面积的边长;
第一章桥梁墩台构造
在多孔拱桥中,为防止一孔破坏而引起其 它孔的连锁反应,每隔3-5孔应设单向推力墩。
中小跨径拱桥可采用下列形式的 单向推力墩:
(1)普通柱墩加设斜撑及拉杆的单向推力墩
这种单向推力墩是在普通墩柱上对称增设
一对预应力混凝土斜撑(图4-1-13)。
1- 立柱 2- 斜撑
V H 1 2
3- 拉杆(用预应力)
两端倾斜地加筑三角垫层,以使上部结构在桥面 形成排水横坡。
对于大跨径的桥梁,需在墩顶上设置钢筋 混凝土支承垫石(图4-1-2),支座要放置在支承 垫石上。
15~20cm
1
1-支座
2
2-墩帽
图4-1-2 墩帽支撑垫石
顺桥向的墩帽宽度b:
b≥
f
a 2
a 2
2c1
2c2
式中:f ——相邻两跨支座的中心距;
侧墙用以连接路堤并抵挡路堤填土向两侧 的压力,当其尺寸满足规范要求时,可按U形 整体截面验算截面强度,否则按独立挡土墙验 算。
桥台两侧设有锥形护坡,锥形的坡度一般
由纵向(顺路堤方向)为1:1逐渐变至横向为1: 1.5。锥坡的平面形状为1/4椭圆。
锥坡用土夯筑而成,其表面用片石砌筑。锥 坡下缘一般与桥台前墙的下缘相齐。
河床铺砌层
支撑梁
20 20 20
60
支承梁底座(尺寸单位:cm)
5.锚碇板式桥台(锚拉式)
锚碇板结构由锚碇板、立柱、拉杆和挡土板 组成。
挡土结构包括:锚碇板、拉杆、挡土板和立 柱。
(1) 分离式
构造见图,台身与 锚碇板、挡土结构分 离,台身承受桥跨结 构传来的竖向力和水 平力,挡土结构承受 土压力。
5. 柔性排架桩墩
重力式U型桥台设计验算
一、计算(一)结构尺寸桥台总高 H=7.200m 基底标高H1=142.800m雉墙高度 h0= 1.031m 最低水位H2=142.800m胸墙高度 h1= 5.169m 洪水水位H3=148.700m基础厚度 h2= 1.000m 河床标高H4=145.000m前墙高度 h3= 6.200m 桥台长度W0=7.100m反力位置 b0=0.300m 墩帽挑檐W1=0.050m墩帽挑檐 b1=0.050m 墩顶长度W2=7.000m墩顶宽度 b2= 1.200m 基础左右襟边宽0.500m墩帽宽度 b3= 1.300m 桥墩底长W4=8.000m基础前后襟边B1=0.500m基础长度W=9.000m桥墩底宽 B2= 1.400m基础宽度 B= 2.400m(顺桥向)假想台背与铅直面基础墙趾扩散角26.6<小于浆砌片石最大刚性角台后填土与水平面β=0(二)墙后填土参墙背填土容重γ=19(KN/m3)浮容重γw=10(KN/m3)计算内摩擦角φ=35填土与假想台背间的内摩擦角δ=φ/2=17.5襟边填土容重γ1=18(KN/m3)重力式U型桥台设计验算(三)墙体与地基桥台砌体容重γkγk =23(KN/m 3)浮容重γkwγkw =13(KN/m 3)基地摩擦系数μ=0.3(可塑状粘土)地基容许承载力[σa]=200KPa基底设置碎石垫层(透水),故(四)计算荷载台后荷载q= 3.5(KN/m 2)上部结构反力恒载P1=180(KN)活载P2=203.6(KN)二、荷载(一)桥台及上部1、桥上活载反力2、不考3、浮力(洪水位计算水位=148.700m 基础水淹高度= 1.000m 台身水淹高度= 4.900m 侧襟边水淹土厚=1.200m 前襟边水淹土1.200m3、浮力(最低水计算水位=142.800m 基础水淹高度=0.000m 台身水淹高度=0.000m 侧襟边水淹土厚=0.000m 前襟边水淹土厚=0.000m 编号铅直力N (KN)对基地中心距离(m)弯矩(KN m)10基础浮力0.000.000.0011台身浮力#REF!#REF!#REF!12侧襟边土浮力0.000.000.0013前襟边土浮力0.000.950.00#REF!#REF!(二)台背土压力1、求破裂角θ假设破裂面交与荷载内,采用相ψ=φ+α+δ=52.5A =-tanα=0tanθ=-tanψ+((ctanφ0.58得: θ=30.262、计算破裂面交L=H×tanθ=4.201计算荷载换算为均h q =q/γ=0.184 m3、主动土压力系由桥梁通用规范cos 2(φ-α)=0.671cos 2α=1c os(α+δ)=0.954sin (φ+δ)=0.793sin (φ-β)=0.574cos (α+δ)=0.954cos (α-β)=1.000得: K=0.2464、个深度处的土1)洪水位时计算水位=148.700 m h q =0.184 m h a =1.300 m h b =5.900 m2)最低水位时计算水位=142.800 m h q =0.184 m h a =7.200 m h b =0.000 mE0=K×hq×γ0.861 (KN/m2)E1=E0+K×ha×γ34.531 (KN/m2)E0=K×hq×γ0.861 (KN/m2)E1=E0+K×ha×γE2=E1+K×hb×γw34.531 (KN/m2)6.941 (KN/m2)E2=E1+K×hb×γw21.462 (KN/m2) -2×W 3×B ×水淹土厚×10 -B1×W 0×水淹土厚×10小计计算式-B×W×基础水淹高度×10 -(B2+B3)×W0×台身水淹高度×105、桥台后填土自cos(α+δ)=0.954sin(α+δ)=0.301 1)洪水2)最低cos(α+δ)=0.954sin(α+δ)=0.301 1)洪水组合1:e0=M/N=#REF!#REF!0.3#REF!组合2:e1=M/N=#REF!#REF!0.3#REF!组合3:e2=M/N=#REF!#REF!0.3#REF!组合4:e3=M/N=#REF!#REF!0.3#REF!2、最低水位时组合1:e0=M/N=#REF!#REF!0.3#REF!组合2:e1=M/N=#REF!#REF!0.3#REF!组合3:e2=M/N=#REF!#REF!0.3#REF!组合4:e3=M/N=#REF!#REF!0.3#REF!四、地基1、洪水水位时A=B×W=21.6Wz=W×B2/6=8.64组合1:σmax=N/A+M/Wz=#REF!#REF!200.00 KPa#REF!σmin=N/A+M/Wz=#REF!#REF!200.00 KPa#REF!组合2:σmax=N/A+M/Wz=#REF!#REF!200.00 KPa#REF!σmin=N/A+M/Wz=#REF!#REF!200.00 KPa#REF!组合3:σmax=N/A+M/Wz=#REF!#REF!200.00 KPa#REF!σmin=N/A+M/Wz=#REF!#REF!200.00 KPa#REF!组合4:σmax=N/A+M/Wz=#REF!#REF!200.00 KPa#REF!σmin=N/A+M/Wz=#REF!#REF!200.00 KPa#REF!2、最低水位时A=B×W=21.6Wz=W×B2/12=32.4组合1:σmax=N/A+M/Wz=#REF!#REF!200.00 KPa#REF!σmin=N/A+M/Wz=#REF!#REF!200.00 KPa#REF!组合2:σmax=N/A+M/Wz=#REF!#REF!200.00 KPa#REF!σmin=N/A+M/Wz=#REF!#REF!200.00 KPa#REF!组合3:σmax=N/A+M/Wz=#REF!#REF!200.00 KPa#REF!σmin=N/A+M/Wz=#REF!#REF!200.00 KPa#REF!组合4:σmax=N/A+M/Wz=#REF!#REF!200.00 KPa#REF!σmin=N/A+M/Wz=#REF!#REF!200.00 KPa#REF!五、抗滑1、洪水水位时组合1:Ks=μN/H=#REF!#REF! 1.3#REF!组合2:Ks=μN/H=#REF!#REF! 1.3#REF!组合3:Ks=μN/H=#REF!#REF! 1.3#REF!组合4:Ks=μN/H=#REF!#REF! 1.3#REF!2、最低水位时组合1:Ks=μN/H=#REF!#REF! 1.3#REF!组合2:Ks=μN/H=#REF!#REF! 1.3#REF!组合3:Ks=μN/H=#REF!#REF! 1.3#REF!组合4:Ks=μN/H=#REF!#REF! 1.3#REF!组合1:K0=Ny/M=y/e0=B/(2e0)=#REF!#REF! 1.5#REF!组合2:K0=Ny/M=y/e0=B/(2e1)=#REF!#REF! 1.5#REF!组合3:K0=Ny/M=y/e0=B/(2e2)=#REF!#REF! 1.5#REF!组合4:K0=Ny/M=y/e0=B/(2e3)=#REF!#REF! 1.5#REF!2、最低水位时组合1:K0=Ny/M=y/e0=B/(2e0)=#REF!#REF! 1.5#REF!组合2:K0=Ny/M=y/e0=B/(2e1)=#REF!#REF! 1.5#REF!组合3:K0=Ny/M=y/e0=B/(2e2)=#REF!#REF! 1.5#REF!组合4:K0=Ny/M=y/e0=B/(2e3)=#REF!#REF! 1.5#REF!七、处理略。
9 桥梁墩台
轻型墩(台) :刚度小,受力后允许在一定范围内发生弹性变形
材料:钢筋砼或少筋砼
各种轻型 桥墩形式
重力式桥墩
X形和V形轻型桥墩
弧形箱梁圆墩方案
弧形箱梁矩形桥墩方案
9.1.2.2桥墩
一、 实体重力式桥墩
力学特点 主要靠自身的重力(包括桥跨结构的重力) 来平衡外力,从而保证桥墩的强度和稳定。
优点 自身刚度大,具有较强的防撞能力。
缺点
圬工数量大、自重大,要求地基的承载力较 高,阻水面积也较大
适用
荷载较大的大、中型桥梁,地基承载力较高、覆盖层较薄、基岩埋深 较浅的地基上。流冰、漂浮物较多的河流中。在砂石料方便的地区、 小桥也往往采用重力式桥墩。
减少单个柔性墩所受到的水平力,从而减小桩墩截面的目的 适用
低浅宽滩河流、通航要求低和流速不大的水网地区修建小跨径桥时采用
要求墩高<5~7m,跨径<16m的梁式桥
由于柔性墩在布置上只设一个活动 支座,当桥梁孔数较多且桥较长时, 柔性墩一般布设在两端具有刚性较 柔性墩固定支座的墩顶位移量过大 大桥台的多跨桥中,同时,在全桥 且处于不利状态,活动支座的活动 除一个中墩上设置活动支座外,其 量要求大,刚性桥台的支座所受的 余墩台均采用固定支座 水平力也大,因此,多跨长桥采用 柔性墩时宜分成若干联
桩(柱)式桥墩 柱式桥墩是目前公路桥梁中广泛采用的桥墩型式。特别适用于桥梁宽度较 线条简捷、明快、美观 大的城市桥梁和立交桥;目前公路桥梁中广泛采用。 节省材料数量 施工方便 相对刚度较大 特点 适用性广 可与桩基配合使用 柱间空间小 易于阻滞漂流物 圆形 截面 矩形 盖梁 组成 墩柱 适用 宜用于水深不大的浅基础或高桩承台上采用 广泛用于城市、公路、中小跨径铁路旱桥上 避免用于深水、深基础及漂浮物多,有木筏的河道
桥梁的上部结构,下部结构,基础,墩台构造和设计
2.梁式拱上建筑 特点:桥梁造型轻巧美观,减小拱上重量和地基 承压力,以便获得更好的经济效果。大跨径混凝 土拱桥一般都采用梁式腹孔拱上建筑。
学习情景二:桥梁下部构造
本次课标题:桥梁墩台构造
一、桥墩构造 二、桥台构造
一、桥墩构造 (一)梁桥桥墩 1. 重力式桥墩 1)组成: (1)墩帽: 一般用不低于20号的混凝土浇筑,四周应挑出 墩身约5cm~10cm作为滴水。对于大跨径的桥梁 ,需在墩顶上设置钢筋混凝土支承垫石,支座要 放置在支承垫石上。
(二)桥梁的主要尺寸和术语 净跨径: ——梁桥指设计洪水位上相邻两个桥墩(
或桥台)之间的净距离。拱式桥指每孔 拱跨两个拱脚最低点之间的水平距离。 总跨径: ——多孔桥梁中各孔净跨径的总和。
计算跨径: ——对于有支座的桥梁指桥跨结构两个支
座中心之间的距离。拱桥指两拱脚截面 形心点之间的水平距离。 标准跨径: ——指相邻两桥墩中线之间的距离。或桥 墩中线至桥台台背前缘之间的距离。
(一)桥梁的组成 1. 上部结构(又称桥跨结构) ——当路线遇到障碍而中断时跨越
跨越障碍的建筑物。 作用:承受车辆荷载,并将车辆荷
载及其自重通过支座传给墩台。
2. 下部结构(桥墩和桥台): ——支承桥跨结构并将恒载和车辆等活载 传至地基的建筑物。 (1)桥台:设置在桥梁两端。 作用:除起支承桥跨结构作用外,还与路 堤相衔接,以抵御路堤土侧压力,防止填 土的滑塌。
2. 截面尺寸 (1)主梁 梁高一般取( ~ )L,梁肋宽一般为150~180mm
(2)横隔梁
梁高一般取主梁高度的3/4,
梁肋宽一般为120~160mm,
作成上宽下窄内宽外窄的
楔形。
(3)翼缘板
宽度比主梁中距小20mm,
桥台计算书 (1)
桥台计算书设计:葛翔复核:审核:xiangxiang目录112U型桥台计算1 计算依据与基础资料标准及规范标准?上部构造形式:预制后张法预应力混凝土简支空心板 ?下部构造形式:重力式U型桥台?设计荷载:城市-A级?结构重要性系数:规范?《城市桥梁设计规范》(CJJ 11-2011)?《公路桥梁设计通用规范》JTG D60-2015(简称《通规》)?《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2012(简称《预规》)?《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007) 主要材料1)混凝土:桥台台帽、背墙采用C30混凝土,侧墙C25混凝土,台身、扩大基础C25片石混凝土,容重均采用24 kN /m 3;3)钢筋:采用HRB400,sk 400MPaf =,5S E 2.010MPa =⨯;采用HPB300,sk 300MPa f =,5S E 2.110MPa =⨯。
图1-1桥台一般构造图(单位:cm)假设台背铅直,基础墙趾扩散角=tan-1(50/100)=<混凝土最大刚性角40o 满足要求,台后填土与水平面夹角β=0。
墙背填土容重γ=19KN/m3,s计算内摩擦角Φ=40o。
桥台c25混凝土容重γ=24KN/m3,k基底摩擦系数μ=,地基容许承载力[σ]=2500Kpa。
人群荷载q=3kN/m2,=,上部构造反力--恒载标准值p1=。
上部构造反力--活载标准值p22 荷载计算桥台及上部结构的荷载计算桥上部反力表上部构造荷载自重恒载计算计算桥台自重与台内填土重力及其对基础底中心的偏心弯矩,首先计算各部分重力及其对基础底前趾点“A”弯矩;由上表可知,桥台及台内填土重合计:;桥台及台内填土对A点弯矩合计:;则桥台及台内填土对基础底中心力臂为:桥台及桥台内填土对基础底偏心弯矩:台后土压力台后土压力按JTG D60-2015规范条计算,式中:γ——土容重,γ=19KN/m3;B ——桥台计算宽度,B=; H ——桥台计算高度,H=7m ;h ——破棱体范围内车辆荷载的等代均布土厚度; μ——主动土压力系数。
桥台挡块混凝土计算公式
桥台挡块混凝土计算公式
桥墩的形状是圆形计算公式=墩R²×π×墩高即盖梁以下桩基系梁以上。
混凝土方量计算可参照以上公式。
一般是桥墩的形状是圆形计算公式=墩R²×π×墩高锥形按公式计算就可以。
墩水平截面是正方形和矩形构成。
墩身高1400段是正方体,体积为450×450×1400;墩顶高600段是单曲线的四棱体,因为图纸没有给出棱线的曲率,只能近似计算,其方法是将高600段分为三个200高的倒四棱台,计算其一再乘3。
预制空心构件按设计图尺寸扣除空心体积,以实体积计算。
预制空心构件按设计图尺寸扣除空心体积,以实体积计算。
预制空心板梁,凡采用橡胶囊做内模的,考虑其压缩变形因素,可增加混凝土数量,当梁长在16m以内时,可按设计计算体积增加7%,若梁长大于16m时,则增加9%计算。
【曲线桥桥墩桥台的计算方法】桥台和桥墩
【曲线桥桥墩桥台的计算方法】桥台和桥墩曲线桥桥墩、桥台的计算方法所有的曲线桥都有偏心距E ,有的还有横向预偏心(暂用F 表示),直线桥一般没有(特殊情况除外),所以曲线桥桥墩、桥台计算是桩基、承台、墩身、托盘、顶帽、牛腿、下锚平台都要偏移E+F的距离(E 、F 图纸上备注的单位都是cm ,计算时要注意),但是支撑垫石只偏移E 的距离。
图1图2一、桥墩的计算算出墩中心偏移E+F后的坐标、方位角→以墩中心的坐标、方位角为基准计算其它需要放样点的坐标。
计算时,可采用莉萨公式或程序,也可采用孙队长编的那套计算程序,如何使用程序再此不再详述,请教测量队人员。
举例1:SD1K2+085 乔村中桥1#墩康营1. 15SD1K2+0851. 15中心说明:1#墩在S D 1K 1+891.28~SD 1K 2+619.24段圆曲线上,1#墩左偏偏心距E =12cm、向左横向预偏心40cm ,计算时请注意桩、承台、墩中心均向曲线外侧偏移52cm (即:向线路前进方向的左侧偏移52cm ) 。
二、桥台的计算桥台计算采用台前、台尾中心点连线计算(图1、图2),以台前中心点(即胸墙线中心)为基准点、以台前中心点指向台尾中心点的方向为方位角需放样点的坐标。
计算太焦立交桥南台为例。
太焦立交桥南台前:SD1K1+225.64,南台尾:SD1K1+210.34。
南台在曲线上(HY :SD1K0+707.00,YH :SD1K1+606.54,R=550m),桥台中心南台前向左横向预偏心E=10cm,南台尾横向预偏心E=0,(即南台前向线路前进方向左侧偏移10cm ,南台尾不偏移)。
计算步骤:计算台前台尾偏移E 后的中心坐标(南台前:SD1K1+225.64,X1=4118.088,Y1=49390.485,南台尾:SD1K1+210.34,X2=4132.239,Y2=49396.303)→计算两点连线的方位角,得α=22-20-57.76→用辛普森程序计算需放样点的坐标。
桥梁墩台的计算
12.2桥梁墩台的计算12.2.1 重力式桥墩1.作用(荷载)及其组合在第一章总论里,已经对公路桥涵设计所用的作用(荷载)及其组合作了详细介绍,本节仅结合桥墩计算所应考虑的内容予以阐述。
桥墩计算中考虑的永久作用为:·上部结构的恒重对墩帽或拱座产生的支承反力,包括上部构造混凝土收缩及徐变作用;·桥墩自重,包括在基础襟边上的土重;·预加力,例如对装配式预应力空心桥墩所施加的预加力;·基础变位作用,对于奠基于非岩石地基上的超静定结构,应当考虑由于地基压密等引起的支座长期变位的影响,并根据最终位移量按弹性理论计算构件截面的附加内力;·水的浮力,基础底面位于透水性地基上的桥梁墩台,当验算稳定时,应考虑设计水位的浮力;当验算地基应力时,可仅考虑低水位的浮力,或不考虑水的浮力。
基础嵌入不透水性地基的桥梁墩台不考虑水的浮力。
作用在桩基承台底面的浮力,应考虑全部底面积。
对桩嵌入不透水地基并灌注混凝土封闭者,不应考虑桩的浮力,在计算承台底面浮力时应扣除桩的截面面积。
当不能确定地基是否透水时,应以透水或不透水两种情况与其他作用组合,取其最不利者。
桥墩计算中考虑的可变作用为:·作用在上部结构的车道荷载,对于钢筋混凝土柱式墩台应计入冲击力,对于重力式墩台则不计冲击力;·人群荷载;·作用在上部结构和墩身上的纵、横向风力;·车道荷载制动力;·作用在墩身上的流水压力;·作用在墩身上的冰压力;·上部结构因温度变化对桥墩产生的附加力;·支座摩阻力。
作用于桥墩上的偶然作用为:·地震作用;·作用在墩身上的船只或漂浮物的撞击作用。
上述各种作用的计算方法可参见第一章相关内容和《桥规》(JTG D60)有关条文。
重力式桥墩的作用效应组合主要与墩身所要验算的内容有关,例如,墩身截面的强度和偏心的验算,整个桥墩的纵向及横向稳定性验算等。
-桥梁墩台
2、空腹式桥台
一般应用于软土地基,河床无冲刷或冲刷轻微,水位变化小的大跨径拱桥。
第六十页,共129页。
3、组合式桥台 组合式桥台是由前台和后台两部分组成(图 2.46)。适用采用深基础,冲刷较大的大跨径拱桥。
第六十一页,共129页。
4、拱桥轻型桥台
拱桥轻型桥台的特点是它允许桥台在拱的水平推
力作用下产生绕基底形心轴向路堤方向转动,并考虑由
此而在台后产生的土抗力与静止土压力共同平衡拱的水 平推力,从而使台身尺寸、圬工量大大小于重力式桥台。
拱桥轻型桥台类型主要依据台身平面形状划分,有 一字形、八字形、u形等(图2.47)。
第六十二页,共129页。
第六十三页,共129页。
5、齿槛式桥台
齿槛式桥台就是在基 底(又称底板)下面设置 齿槛以增加其抗滑动能力 (图2.48)。其工作原 理是利用后墙墙背老土 (原状土)的弹性土抗力, 前墙背面填土侧压力和地 基土对齿槛的抗剪强度共 同平衡拱的水平推力。
第二十四页,共129页。
第二十五页,共129页。
③当桥墩需安置不同高度支座时,可用支承垫石 的高度调整。
④墩帽平面一般设置不小于3%的排水坡,并要使 支承垫石顶面高于排水坡上棱,以防雨水侵蚀支座。
梁板式桥墩帽厚度,大跨径不小于400mm, 中小跨径不小于300 mm,挑檐宽一般取50一100 mm 。
1、重力式桥台 一般用于填土高度8~10m以下的桥梁。
第四十三页,共129页。
第四十四页,共129页。
第四十五页,共129页。
第四十六页,共129页。
2、埋置式桥台 按台身结构形式可分为:
(1)实体直立式和后倾式桥台
可用于高达10m和10m以上的高桥台。
桥梁工程主要工程量计算
桥梁工程主要工程量计算桥梁工程的主要工程量计算涉及到桥梁的各个部分,其中包括桥墩、桥台、桥面、护栏等,下面我将对一些主要工程量的计算方法进行说明。
1.桥墩和桥台的工程量计算:-桥墩的体积计算公式:V=π*h*(a1+a2+√(a1*a2)),其中V为桥墩的体积,h为桥墩的高度,a1和a2分别为桥墩上底面和下底面的宽度。
-桥台的体积计算公式:V=l*w*h,其中V为桥台的体积,l为桥台的长度,w为桥台的宽度,h为桥台的高度。
2.桥面的工程量计算:-常用的桥面结构是挂篮梁,其工程量计算需要考虑梁段的长度、宽度和高度,以及每个梁段的数量来确定。
-挂篮梁的工程量计算公式:V=l*w*h*n,其中V为挂篮梁的体积,l 为梁段的长度,w为梁段的宽度,h为梁段的高度,n为梁段的数量。
3.护栏的工程量计算:-护栏主要包括护栏板和护栏柱两部分,其工程量计算需要考虑护栏板和护栏柱的长度和数量。
-护栏板的工程量计算公式:L=n*l,其中L为护栏板的长度,n为护栏板的数量,l为单根护栏板的长度。
-护栏柱的工程量计算公式:L=n*l,其中L为护栏柱的长度,n为护栏柱的数量,l为单根护栏柱的长度。
另外,桥梁工程中还有一些其他工程量计算,如浆砌石、钢筋等,这里仅列举了一些主要的工程量计算方法。
在实际工程中,需要根据具体的桥梁设计要求和施工方案进行详细的工程量计算。
需要注意的是,不同的桥梁类型和结构形式可能会有不同的工程量计算方法,所以在具体的工程量计算过程中,需要根据相关规范和设计要求进行具体的计算。
此外,还需要考虑材料的浪费和损耗等因素,以及施工过程中可能需要进行的修补和调整。
因此,在进行桥梁工程量计算时,应充分考虑实际情况和相关参数来确定最终的工程量。
第十章-桥梁墩台
单排墩、柱式墩或薄壁墩。
桥梁工程
• 柔性墩适用的桥长,应根据温度变化幅度决定,一般 为50~80m。温差大的地区,桥长短,温差小的地区桥 长可适当长些。桥长超过50~80m,应设置滑动支座或 温度墩。墩较高时,设置双排墩。
桥梁工程
• 由于柔性墩在布置上,只设一个活动支座。当桥梁孔数较 多且桥较长时,柔性墩固定支座的墩顶位移量过大而处于 不利状态,活动支座的活动量要求也要大,刚性桥台的支 座所受的水平力也大。因此,多跨长桥采用柔性墩时宜分 成若干联。两个活动支座之间或刚性台与第一个活动支座 间称为一联。每联设置一个刚性墩(台),刚性墩宜布置在 地基较好和地形较高的地方。一联长度的划分视地形构造 和受力情况确定。
• 根据埋置情况,分为内置式和外置式。
加筋体与台身结合在一起, 台身兼做立柱或挡土板。
作用在台身的所有水平力 假定均由加筋体的抗拔力来平 衡,台身仅承受竖向荷载。
结合式结构简单、施工方 便、工程量较省,但受力不很 明确,若台顶位移量计算不准, 可能会影响施工和运营。
内置式
桥梁工程
• 台身与加筋体分开,台 身主要承受上部结构传 来的竖向力和水平力, 加筋体承受土压力。 桥台与加筋体之间预留 空隙,上端设伸缩装置; 桥台与锚碇结构的基础 分离,互不影响,使受 力明确,但结构复杂,施 工不方便。
因此,桥梁墩台不仅本身应具有足够的强度、刚 度和稳定性,而且对地基的承载能力、沉降量、地基 与基础之间的摩阻力等也都提出一定的要求。
桥梁工程
桥梁工程
桥台桥墩桩基放线坐标计算
桥台桥墩桩基放线坐标计算桥台、桥墩和桩基放线坐标计算是桥梁工程中非常重要的一项工作,它涉及到了整个桥梁结构的稳定性和安全性。
本文将从桥台、桥墩和桩基的概念、计算方法和影响因素等方面进行详细的介绍。
一、桥台、桥墩和桩基的概念1.桥台:桥台是桥梁起始和终止支撑桥面的构筑物,通常位于桥梁两端的地基上。
它的主要功能是承受桥面荷载,并将其传递到地基上。
2.桥墩:桥墩是桥梁上承受桥面荷载的主要构件,通常位于桥面之间。
桥墩的形状和尺寸会随着桥梁的设计要求和地理条件的不同而发生变化。
3.桩基:桩基是桥台和桥墩的基础,用于将桥台和桥墩的荷载传递到地基深处的稳定土层中。
桩基一般分为打入桩和钻孔灌注桩两种形式。
二、桥台、桥墩和桩基放线坐标计算的方法1.测量基准线:放线前需先确定测量基准线,即确定起始参考点和高程基准。
2.桥台放线:首先根据设计图纸确定桥台的位置和尺寸,然后根据桥台主体的几何特征,使用测量仪器确定各个点的放线坐标。
通常采用全站仪进行测量,将桥台纵向和横向的切线放线坐标计算。
3.桥墩放线:桥墩一般位于桥台上,放线方法与桥台类似。
根据桥墩的形状和位置,确定桥墩的放线坐标。
通常采用全站仪进行测量,将桥墩的平面坐标和高程进行放线计算。
4.桩基放线:桩基放线是在桩基施工前进行的,根据设计图纸确定桩基的位置和尺寸,然后根据桩基的几何特征,使用测量仪器确定各个点的放线坐标。
通常采用全站仪进行测量,将桩基的平面坐标和高程进行放线计算。
三、桥台、桥墩和桩基放线坐标计算的影响因素1.设计要求:放线坐标的计算需要根据设计要求确定桥台、桥墩和桩基的位置和尺寸。
设计要求包括桥梁的荷载要求、地理条件要求和工程技术要求等。
2.地质条件:地质条件对放线坐标的计算有着重要的影响。
在不同的地质条件下,桥台、桥墩和桩基的放线坐标计算方法和参数可能会有所不同。
3.施工条件:施工条件也是影响放线坐标计算的一个重要因素。
施工条件包括现场环境、工具和设备的选择等,都会对放线坐标的计算产生影响。
桥台、桥墩选择
在桥梁设计的过程中,下部结构的考虑是否得当,对工程造价、工程质量及后期使用影响较大,介绍了几种常见的桥梁下部结构形式,分析了不同结构形式的受力的特点,对桥梁墩、台的形式选择及结构设计中的一些问题进行了初步探讨。
关键词:桥梁下部结构;结构选型;设计与计算1 桥台结构型式选用1.1轻型桥台轻型桥台的特点是,台身体积较小,台身为直立的薄壁墙,台身两侧设有翼墙(用于挡土),可以将侧墙做成斜坡。
在两桥台下部设置钢筋混凝土支撑梁,上部结构与桥台通过锚栓连接,构成四铰框架结构系统,并借助两端台后的土压力来保持稳定。
1.2钢筋混凝土薄壁桥台薄壁轻型桥台常用的形式有悬臂式、扶壁式、撑墙式、及箱式等。
这种桥台是由带扶壁的前墙和侧墙以及水平底板构成。
挡土墙由前墙和间距为2.5~3.5m的扶壁组成。
1.3埋置式桥台埋置式桥台常用形式为肋板式桥台、桩柱式桥台和框架式桥台。
是将台身埋在锥形护坡中,这样桥台所受的土压力大为减小,桥台的体积也就得到相应减小。
但是由于台前护坡是用片石(或混凝土)作表面防护的一种永久性设施,存在着被洪水冲毁而使台身裸露的可能,故设计时必须进行强度和稳定性验算。
2 桥墩结构型式选用2.1柱式桥墩带盖梁单排桩柱式桥墩是用能承受弯矩的盖梁来代替实体式桥墩上的墩帽,当采用群桩基础时,需在桩顶设置承台,使各桩共同受力,并通过它使柱与桩相连(一般适用于简支梁桥或先简支后连续的连续梁桥)。
2.2重力式实体桥墩靠自身恒载(包括桥垮结构恒载)来平衡外力(偏心力矩)和保证桥墩的稳定(抗倾覆稳定和抗滑稳定)。
因此污工体积较大,阻水面积增大,抗冲击力较差,不宜用在流速大并挟有大量泥沙的河流。
对地基承载力的要求高。
墩身多做成实体式的,不配钢筋,多用块石或片石混凝土砌筑。
2.3钢筋混凝土薄壁墩钢筋混凝土薄壁墩又可分为单肢薄壁墩和双肢薄壁墩两种形式。
前者墩身重量较轻,可节约污工材料,适用于地质条件较差时的简支梁桥上;后者适用于墩梁固结的连续刚构桥上(多用于互通式立交的跨线桥上)。
桥梁墩台的设计和构造
一、梁桥桥墩
矩形
实体墩
按
分类: 受 刚性墩 构 空心墩
截 圆形 面 圆端形
力 柔性墩 造 柱式墩
形
框架墩等
式 分
尖端形
1.实体桥墩:桥墩由一个实体结构组成。按其截面 尺寸和桥墩重力的不同又可分为实体重力式桥墩和 实体薄壁式桥墩由墩帽、墩身和基础构成。
墩帽:通过支座将上部结构的作用传至墩身.
尺寸拟订: (1)顺桥向墩帽最小宽度b 双排支座时:
5.框架墩
框架墩是采用由构件组成的平面框架代替墩身, 以支承上部结构,必要时可做成双层或更多层 的框架支承上部结构,这类较空心墩更进—步 的轻型结构,是以钢筋混凝上和预应力混凝土 建成的受J力体系。还可以适应建筑艺术.建 成纵、横向v形、Y形、x形、例梯形等墩身; 这些桥墩在同样跨越能力情况下缩短梁的跨径、 降低梁高,使结构轻巧美观,但结构构造比较 复杂,施工比较麻烦
• 第一.不论对于哪—种形式的桥墩,均应按承载能力极 限状态的设计要求,进行作用效应组合.
• 第二,《桥规》规定,有些荷载不能同时考虑,例如在 计入汽车制动力时,就不应同时计入流水压力、冰压力和 支座摩阻力等.
第二节 重力式桥墩计算与验算
一、截面承载能力极限状态验算 1.验算截面的选取 2.验算截面的内力计算 3.承载能力极限状态验算 4.截面偏心验算 5.直接抗剪验算
当汽车荷载只在一孔桥跨上 布置时,同时有其他的水平荷载, 如风力、船撞力、水流压力和冰 压力等作用在墩身上,这时竖向 荷载较小,而水平荷载引起的弯 矩作用大.可能使墩身截面产生 很大的合力偏心距.此时,桥墩 最不稳定。
•
它是用来验算墩身强度、基
底应力、偏心以及桥墩的稳定性;
3)第三种组合:按桥墩各截面在横桥向 可能产生最大偏心和最大弯矩的情 况进行组合.
桥梁墩、台计算
桥梁墩、台的计算一、桥梁墩、台水平力分配的计算(一)单联连续梁桥的计算现在设计的中小跨径桥梁,上部结构一般都是简支变连续或桥面连续,因此桥梁墩、台水平力分配的计算主要是研究制动力和温度力,在多孔连续梁桥上的分配。
大家都知道制动力和温度力在桥上各墩、台间的分配,是按照各墩、台的刚度进行的,道理很简单,但要操作计算,首先必须解决三个问题,即桥梁墩、台的刚度计算和冻土的地基比例系数及温度的取值。
1、桥台的刚度:按规范要求桥台都设计有搭板,有搭板的桥台,给它取个名字,叫搭板式桥台,其受力情况有了很大改善。
桥台的搭板一般长度为(5-10)米,宽12米左右,厚度(0.25-0.35)厘米。
加上搭板上路面基层及路面约有100多吨重。
搭板都是现浇的,它同路基间的摩擦系数可取0.4,能产生的摩擦力按2 /3计算也有近30吨。
这可以平衡桥台受的制动力和台后土压力。
桥台在外力作用下的变形和支座的变形比较是微小的,因此可以认为桥台是刚性的。
在东北地区控制桥梁墩台设计为冬天降温,冬天整个桥台包括搭板和路基冻在一起死死的,完全可以视桥台是刚性的。
这就使桥台刚度的计算非常简化,只计桥台上支座的刚度。
王伯惠总工编著的”柔性墩台梁式桥设计”一书,那时桥台没有搭板,为了计算桥台的刚度,论证了很大篇幅。
2、桥墩刚度的计算,有两个方法:(1)简化计算法适用于冬季各墩冻冰或冻土情况基本一样的桥梁,可视墩柱为嵌于地面处的悬臂梁来计算桥墩的刚度。
墩柱刚度公式K z=N/Y d式中:Y d-- 墩柱悬臂梁的挠曲变形;墩柱等截面Y d=L3/3EI墩柱变截面Y d=1/3EI*[L3+L13*(N1-1)+L23*(N2-N1)]式中:L、L1、L2--分别为从地面处起的第一段、第二段和第三段柱长;I、I1、I2-- 分别为对应三段柱的惯矩; E-墩柱混凝土弹性模量;N-- 一个桥墩的墩柱数。
N1=EI/EI1; N2=EI/EI2(2)按弹性桩计算墩柱刚度公式K z=N/Y x式中:Y x=Y0h+Y0m*H+Z0h*H+Z0m*H2+Y dY0h--单位力产生的地面处位移;Y0m--单位弯矩产生的地面处位移;Z0h--单位力产生的地面处转角;Z0m--单位弯矩产力的地面处转角;H=L+L1=L2其他符号的意义同前。
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的影响力; 偶然荷载:船只或漂流物撞击力,施工荷载和地震力;
总之,在墩台设计计算过程中,应根据墩台的受力与工作阶段,给 出可能同时作用荷载的组合,以确定出最不利的受力状态。
(一)荷载的计算
1、恒载和水的浮力
•桥梁上部结构恒载传至墩台的计算值,由桥梁支座反力计算确定。对于 墩台在水下和土中部分自重的计算方法,要根据地基土的性质加以考虑
四、桥台的类型与构造
重力式桥台
轻型桥台
类 框式桥台 型 组合式桥台
承拉式桥台
(一)重力式桥台
1、重力式桥台类型 埋式桥台
U型桥台 八字式和一字式桥台
重力式桥台也称实体式桥台, 它主要靠自重来平衡台后的土 压力。桥台台身多数由石砌、 片石混凝土或混凝土等圬工材 料建造,并采用就地建造施工 方法
2、结构构造与
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 。
三、桥墩防撞
流冰对桥墩的危害主要表现在大面积流冰对桥墩的撞击力和大面积流 冰堆积现象以及流冰对桥墩的磨损。对此,在中等以上流冰河道(冰厚 大于0.5 m,流水速度1 m/s左右)及有大量漂流物的河道,应在迎水方 向设置破冰棱体
航运繁忙的河道,船只往往因突发原因引起航行失控,或是因能见 度低造成船舶与桥墩相撞。桥墩在设计中不但要有一定抵抗船舶冲击 荷载的能力,还要考虑采用缓冲装置和保护系统,预防或改变船只冲 击荷载的方向或减少对桥墩的冲击荷载,不使其破坏
轴中心)或滑动支座、橡胶支座、摆动支座的底座面上。
5、流水压力及冰压力
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1/3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。
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I、II、III、IV荷载内容组合。
4)桥墩在施工阶段的受力验算。按组合V 进行验算。
5)需要进行地震力验算的桥墩,还要按组合VI进行验算。
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。
1)在桥跨结构上布置车辆荷载,温度下降,制动力(向桥孔方向),并考 虑台后土侧压力(考虑最大弯矩组合);
2)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);
3)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)。
载)所产生的侧压力,它使桥台发生向河心的移动。因此,梁桥桥台的
侧土压力,一般按主动土压力计算。当桥台刚度很大,不可能产生微量移 动,滑动土体不可能形成时,可按静止土压力计算。
EAy12BH2sin1
EAx12BH2cos1
图2-7-11 台前溜坡的土压力计算图式
பைடு நூலகம்
E' 1 H2' B
2
e rH
3、汽车荷载冲击力
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 ;
墩帽是直接支承桥跨结构,应力较集中,因此对大跨径的重力式桥墩 墩帽厚度一般不小于0.4m,中小跨梁桥也不应小于0.3m,并设有50~
100mm的檐口。
支座边缘到墩(台)身边缘最小距离
表 2-1-13
方向
顺桥向
横
桥
向 (m)
跨径
(m)
圆弧形端头(自支座边角量起)
矩形端头
大
桥
0.25
0.25
0.40
(四)组合式桥台
第二节 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
薄壁轻型桥台 (二)轻型桥台
支承梁型桥台 钢筋混凝土轻型桥台,其构造特点是利用钢筋混凝土结构的抗弯能
力来减少圬工体积而使桥台轻型化。
(三)框架式桥台 框架式桥台是一种在横桥向呈框架式结构的桩基础轻型桥台,它埋置土
中,所受的土压力较小,适用于地基承载力较低、台身较高、跨径较大的 梁桥。其构造型式有双柱式、多柱式、墙式、半重力式和双排架式、板凳 式等
6、船只或漂流的幢击力
船只或漂流物的撞击力,虽是桥梁墩台的偶然荷载,但是对桥墩结构的 危害性很大,对于通航河道或有漂流物的河流中的墩台,设计时应考虑船 只或漂流物的撞击力。
漂流物的撞击力,在无实际资料时可按下式估算
P WV (k N) gT
7、地震力 在地震区建造的桥梁,地震力是一项十分重要和危害性大的偶然荷
•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。
•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 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IV的荷载内容组合。
•水对水下墩台或土的固体颗粒的浮力作用,可用墩台圬工的浮容重或土的
浮容重来反映。圬工的浮容重等于圬工容重减去水的容重,土的浮容重可
以根据土质资料得到不同的物理指标,如天然容重、天然含水量、比重或
饱和容重等计算。 主动土压力
2、侧向土压力
被动土压力 静止土压力
桥台土压力计算时,采用哪种土压力,应根据桥台位移及压力传播方式 而定。梁式桥台承受的水平压力主要是台后滑动土体(及滑动土体上的荷
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 1、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
墩台身的基础顶面 •验算截面 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 s o slN
e0
M N
•强度验算
Nj ARaj /m
1 (eo )m
y
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
流水压力
17
冰
压
力
18
温度影响力
19
支座摩阻力
注:荷载号与公路桥梁设计规范中编号一致。
16,17,19
15,17 15,16
15
•桥台
桥台的荷载组合方法和桥墩相似,也须针对验算项目及验算截面的位置按 公路桥涵设计规范进行可能的荷载组合。由于活载可以布置在桥跨结构上, 也可布置在台后,在确定荷载最不利组合时,下列几种加载情况可作参考
实体重力式桥墩是一实体圬工墩,主要靠自身的重量(包括桥跨结构 重力)平衡外力,从而保证桥墩的强度和稳定。此种桥墩自身刚度大, 具有较强的防撞能力,但同时存在阻水面积大的缺陷,比较适合于修建 在地基承载力较高、覆盖层较薄、基岩埋深较浅的地基上。
实体轻型桥墩可用混凝土、浆砌块石或钢筋混凝土材料做成,此结构 显著减少了圬工体积,但其抗冲冲击力较差,不宜用在流速大并夹有大 量泥沙的河流或可能有船舶、冰、漂流物撞击的河流中,一般用于中小 跨径桥梁上