第三节 桩柱式桥墩的计算

第三节桩柱式桥墩的计算

桩柱式桥墩的计算包括盖梁和桩柱两部分.

一、盖梁计算

1、计算图式

（1）盖梁的刚度与桩柱的刚度比大于5时

a、双柱式桥墩接简支梁或悬臂梁计算；

b、多柱式桥墩，按连续梁计算。

（2）当盖梁计算跨径与梁高之比，对简支梁小于2，对连续梁小于2.5时，按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62—2004）附录六作为深梁计算。

（3）当盖梁的刚度与桩柱的的刚度比小于5，或桥墩承受较大横向力时，盖梁应作为横向框架的一部分进行验算。

（4）当盖梁的跨高比L/H＞5时，按钢筋混凝土一般构件计算。

2、作用

主要有上部结构恒载，支座反力、盖梁自重洫荷载（含冲击力及人群荷载）

3、计算方法

公路桥梁桩柱式墩大多采用双柱式，且盖梁与桩柱的刚度比往往大于5，所支通常都按简支梁或双悬臂梁计算，内力计算时，控制截面的一般在支点和跨中，作用纵横向分布的影响可参照配式简支梁梁的肋内力计算方法予以考虑。

（1）作用纵向分布的考虑：汽车荷载，由上部结构通过支座传递给桥墩，所以计算时，首先作盖梁计算截面处上部结构支点反力影响线，然后考虑最不到作用效应，即可求得相应最大支座反力。

（2）作用横向分布影响：首先作出盖梁控制截面的内力横向影响结，然后考虑最不利作用效应。当计算跨中正弯矩时，汽车荷载对称布置，当计算支点负弯矩时，汽车荷载非对称布置。

4、注意事项

（1）盖梁内力计算时，可考虑桩柱支姑宽度对削减负弯矩尖峰的影响。

（2）桥墩沿纵向的水平力及当盖梁在纵桥向设置有两排支座时产生的上部结构汽车荷载力将对盖梁产生扭矩，应予以考虑。

二、桩柱的计算

桩柱式桥墩一般分刚性和柔性两种，刚性桩柱式桥墩计算方法法同重力式桥墩，柔性桩柱式桥墩受力与桥梁整体结构类型有关，目前国内橡胶支座应用较普遍，这种支座在水平力作用下可有微小的水平

位移，一般按在节点处设水平弹簧支承的计算图

式，如图5-2-9所示。

1、外力计算

应考虑桥墩桩柱上的永久作用反力、盖梁的

重量及桩柱自重；桩柱承受的汽车荷载按设计荷

载进行最不利加载计算，最后经作用效应组合，图5-2-9 梁桥柔性桥墩计算图式

求得最不利的作用效应，桥墩的水平力有温度作

用下支座的摩擦阻力和汽车制动力等。

2、内办计算

随着计算机技术的普及与应用，目前桩柱计算广泛采用有

限元法，按桩、土、柱、梁等上、下部结构联合计算，这是一

种最合理、最准确、最为简便的方法。

对于柔性墩简支梁桥，一次迭代法和三推力方程法方便手

算，也不太复杂，所以仍然应用较多。而集成刚度法和柔度传

递法主要用于柔性墩连续梁桥计算。

3、墩顶住移计算

柔性墩墩顶位移验算必不可少。

在不考虑桩基变位影响时，等截面桥墩由于墩顶承受弯矩M 、水平力T 沿墩高梯形分布的水增荷载所引起的墩顶位移可

按下式计算（图5-2-10）

)30/18/13/12/1(/14

24132H q H q TH MH EI +++=∆ （5-2-26） 式中：M ——作用在墩顶的弯矩(MPa)，包括制动力和恒、活载偏心等引起的弯矩； T ——作用在墩顶的水平力(kN)；

1q ——由于风力等沿墩高均匀分布的水平分力(kN)；

2q ——由于风力和其它水平外力沿墩高成三角形分布的水平荷载(墩顶为零，基础顶面为2q )(kN)；

I 、E ——桥墩截面材料的截面惯性矩(4m )、抗压弹性模量(a MP )； H ——桥墩高度。

对于变截面桥墩顶水平位移，近似计算公式为：

[]

)144/30/1()24/8/1()6/3/1()3/2/1(/1424122k H q k H q k TH k MH EI +++++++=∆ （5-2-27） 式中：[]2/12/1/1I I k -=

I ——桥墩底截面惯性矩；

2/1I ——桥墩墩高1/2处截面惯性矩；

其它符号意义同前。

计入桩基变位(水平位移0∆、转角0φ)，则桥墩顶总的水平位移为：

∆++∆=∆H 00φ总 （5-2-28）

4、桩基础计算

桩基础计算请参教材《土力学与地基基础》及其它有关书籍。

图5-2-10 桥墩弹性水平位移