4.5桥墩设计计算ppt课件

1、墩台的设计与计算墩台的设计与计算一、墩台的内力计算一、墩台的内力计算表表1 墩身底竖向荷载效应规范值墩身底竖向荷载效应规范值上部结构上部结构墩帽与墩身墩帽与墩身汽车荷载汽车荷载人群荷载人群荷载Rl（kN)Rr（kN)自重（自重（kN)纵向偏心弯矩（纵向偏心弯矩（kNm）横向偏心弯矩（横向偏心弯矩（kNm）1、上部构造、上部构造n每孔上部构造自重每孔上部构造自重NG1 n n片主梁分量片主梁分量 + 桥面铺装分量桥面铺装分量 +人行道、栏杆及缘石分量人行道、栏杆及缘石分量n自重反力自重反力 n Rl = Rr = 0.5 NG12、墩帽和墩身自重、墩帽和墩身自重3、汽车荷载及人群荷载、汽车荷载及

2、人群荷载n两跨有荷载，在右跨左支点处设集中荷载两跨有荷载，在右跨左支点处设集中荷载Pkn左反力左反力 Rl=20.5qkl0n 右反力右反力Rr=20.5qkl0+21.2Pkn顺桥向偏心弯矩顺桥向偏心弯矩n横桥向偏心弯矩横桥向偏心弯矩n人群荷载作用下的左右反力人群荷载作用下的左右反力公路桥墩活载布置图式公路桥墩活载布置图式GGG+pNgN+pNgN+pNgNgNgNpNW1W1PbPW2(a)(b)(c)表表2 墩身底风荷载和制动力效应规范值墩身底风荷载和制动力效应规范值风荷载风荷载制动力制动力上部上部墩帽墩帽墩身墩身横向力（横向力（kN)横向弯矩（横向弯矩（kNm)纵向力（纵向力（kN)纵

3、向弯矩（纵向弯矩（kNm)4、风荷载、风荷载n横桥向：上部构造、墩帽及墩身风荷载及产生的弯矩横桥向：上部构造、墩帽及墩身风荷载及产生的弯矩n顺桥向：墩帽及墩身风荷载及产生的弯矩顺桥向：墩帽及墩身风荷载及产生的弯矩5、纵向力、纵向力n汽车荷载制动力：加载长度上总重力的汽车荷载制动力：加载长度上总重力的10%，但公路，但公路-I级汽车荷载级汽车荷载 n 的制动力规范值不得小于的制动力规范值不得小于165kN。n制动力对墩身底纵向弯矩制动力对墩身底纵向弯矩 = 制动力制动力 对墩身底力臂对墩身底力臂表表3 基底竖向荷载效应规范值基底竖向荷载效应规范值上部结构上部结构墩帽墩身墩帽墩身基础基础汽车荷载汽

4、车荷载人群荷载人群荷载竖向力（竖向力（kN)纵向偏心弯矩（纵向偏心弯矩（kNm）横向偏心弯矩（横向偏心弯矩（kNm）表表4 基底风荷载和制动力效应规范值基底风荷载和制动力效应规范值风荷载风荷载制动力制动力上部上部墩帽墩帽墩身墩身横向力（横向力（kN)横向弯矩（横向弯矩（kNm)纵向力（纵向力（kN)纵向弯矩（纵向弯矩（kNm)二、墩台的验算内容二、墩台的验算内容墩身验算墩身验算1n受压承载力验算受压承载力验算cddAfN00 构造重要性系数构造重要性系数 Nd 竖向力设计值；竖向力设计值；kN 受压构件承载力影响系数思索偏心率和长细比受压构件承载力影响系数思索偏心率和长细比 A 墩身截面面积墩

5、底墩身截面面积墩底; m2 fcd 砌体或混凝土抗压强度设计值，砌体或混凝土抗压强度设计值，MPa。墩身验算墩身验算2n偏心距验算偏心距验算n n ex横桥向的偏心距横桥向的偏心距 = 横桥向弯矩横桥向弯矩/竖向力；竖向力； n ey纵桥向的偏心距纵桥向的偏心距 = 纵桥向弯矩纵桥向弯矩/竖向力竖向力n s截面重心至偏心方向截面边缘间隔；截面重心至偏心方向截面边缘间隔；s=R/cos n =arctg(ex/eyn seeeeyx6 . 022荷载组合荷载组合组合组合1：顺桥向能够产生的最大偏心和最大弯矩：顺桥向能够产生的最大偏心和最大弯矩不计横向风荷载弯矩不计横向风荷载弯矩组合组合2：横桥向

6、能够产生的最大偏心和最大弯矩：横桥向能够产生的最大偏心和最大弯矩不计纵向风荷载弯矩不计纵向风荷载弯矩n竖向力最大竖向力最大1.2NGn偏心最大偏心最大1.0NG组合组合3：顺桥向能够产生的最大偏心和最大弯矩：顺桥向能够产生的最大偏心和最大弯矩不计横向风荷载弯矩不计横向风荷载弯矩组合组合4：横桥向能够产生的最大偏心和最大弯矩：横桥向能够产生的最大偏心和最大弯矩不计纵向风荷载弯矩不计纵向风荷载弯矩基底应力验算基底应力验算n荷载组合荷载组合I：永久荷载、汽车荷载、人群荷载组合；：永久荷载、汽车荷载、人群荷载组合；n荷载组合荷载组合II：除上述荷载外，尚计入风荷载和制动力。：除上述荷载外，尚计入风荷载

7、和制动力。n每个荷载组合时，地基土的承载力可按纵桥向和横桥向分别计算。每个荷载组合时，地基土的承载力可按纵桥向和横桥向分别计算。WMAV抗倾覆稳定性验算抗倾覆稳定性验算nK0 抗倾覆稳定系数；抗倾覆稳定系数；n y 基底截面重心轴至截面最大受压边缘的间隔；基底截面重心轴至截面最大受压边缘的间隔；ne0 一切外力合力对基底重心的偏心距。一切外力合力对基底重心的偏心距。n 0ooKeyK荷载组合荷载组合II纵向受力验算纵向受力验算iiiiiPhHePe0抗滑动稳定性验算抗滑动稳定性验算n Kc 抗滑动稳定系数；抗滑动稳定系数；n 根底底面与地基土之间的摩擦系数；根底底面与地基土之间的摩擦系数；nN

8、i 竖向力总和；竖向力总和；nTi 程度力总和。程度力总和。cKTNKiic滑动力稳定力荷载组合荷载组合II纵向受力验算纵向受力验算习题习题n梁桥上部构造规范跨径梁桥上部构造规范跨径30m，计算跨径，计算跨径29.5m，双车道净宽，双车道净宽7m，两边人行道宽各两边人行道宽各1.0m。每孔上部构造自重。每孔上部构造自重4583.868kN，墩帽墩身，墩帽墩身自重自重2043.300kN，根底自重，根底自重560.400kN。公路。公路I级汽车荷载，人级汽车荷载，人群荷载群荷载3.0kN/m2。制动力规范值。制动力规范值165kN，其对墩身底弯矩为，其对墩身底弯矩为1076.46kNm。习题答案

9、习题答案1公路公路-I级汽车荷载级汽车荷载均布荷载均布荷载 qk=10.5kN/m 集中荷载集中荷载 Pk=278kN左反力左反力 Rl=0.5210.529.5=309.750kN右反力右反力 Rr=309.750+21.2278=976.950kN纵向偏心弯矩纵向偏心弯矩 M=976.950-309.7500.5/2=166.800kNm横向偏心弯矩横向偏心弯矩 M=976.950+309.7500.55=707.690kNm2人群荷载人群荷载 Rl=Rr=3.0 1 29.520.5=88.5kN一、内力计算一、内力计算表表1 墩身底竖向荷载效应规范值墩身底竖向荷载效应规范值上部结构上部

10、结构墩帽与墩身墩帽与墩身汽车荷载汽车荷载人群荷载人群荷载Rl（kN)2291.934309.75088.5Rr（kN)2291.934976.95088.5自重（自重（kN)2043.300纵向偏心弯矩（纵向偏心弯矩（kNm）166.800横向偏心弯矩（横向偏心弯矩（kNm）707.690表表2 墩身底风荷载和制动力效应规范值墩身底风荷载和制动力效应规范值风荷载风荷载制动力制动力上部上部墩帽墩帽墩身墩身横向力（横向力（kN)84.9570.3073.681横向弯矩（横向弯矩（kNm)641.1701.91810.477纵向力（纵向力（kN)6.49777.959165纵向弯矩（纵向弯矩（kNm

11、)40.606232.3631076.46二、墩身验算二、墩身验算 组合组合1不计横向风荷载不计横向风荷载 竖向力竖向力 纵向弯矩纵向弯矩 横向弯矩横向弯矩 偏心距偏心距 ex=Md,t/Nd=990.766/9952.222=0.0996m=99.6mm ey=Md,l/Nd=1498.557/9952.222=0.151m=151mmkNNd222.995225 .884 . 18 . 0)95.97675.309(4 . 1)3 .20432934.2291(2 . 1 0 . 10mkNMld557.1498378.10764 . 1)363.232606.40(1 . 1 7 . 0

12、8 .1664 . 10 . 1,0mkNMtd766.990690.7074 . 10 . 10）（，组合组合2不计纵向风荷载不计纵向风荷载 竖向力竖向力 纵向弯矩纵向弯矩 横向弯矩横向弯矩 偏心距偏心距 ex=Md,t/Nd=1565.903/9952.222=0.157m=157mm ey=Md,l/Nd=1439.155/9952.222=0.145m=145mmkNNd222.995225 .884 . 18 . 0)95.97675.309(4 . 1)3 .20432934.2291(2 . 1 0 . 10mkNMld155.1439)378.10764 . 1 (8 . 08

13、 .1664 . 1 0 . 1,0mkNMtd903.1565)477.10918. 1170.641(1 . 18 . 0690.7074 . 1 0 . 10，组合组合3不计横向风荷载不计横向风荷载 竖向力竖向力 纵向弯矩纵向弯矩 横向弯矩横向弯矩 偏心距偏心距 ex=Md,t/Nd=990.766/8626.788=0.1148m=114.8mm ey=Md,l/Nd=1498.557/8626.788=0.1737m=173.7mmkNNd788.862625 .884 . 18 . 0)95.97675.309(4 . 1)3 .20432934.2291(0 . 1 0 . 10

14、mkNMld557.1498378.10764 . 1)363.232606.40(1 . 1 7 . 08 .1664 . 10 . 1,0mkNMtd766.990690.7074 . 10 . 10）（，组合组合4不计纵向风荷载不计纵向风荷载 竖向力竖向力 纵向弯矩纵向弯矩 横向弯矩横向弯矩 偏心距偏心距 ex=Md,t/Nd=1565.903/8626.788=0.1815m=181.5mm ey=Md,l/Nd=1439.155/8626.788=0.1668m=166.8mmkNNd788.862625 .884 . 18 . 0)95.97675.309(4 . 1)3 .204

15、32934.2291(0 . 1 0 . 10mkNMld155.1439)378.10764 . 1 (8 . 08 .1664 . 1 0 . 1,0mkNMtd903.1565)477.10918. 1170.641(1 . 18 . 0690.7074 . 1 0 . 10，表表3 基底竖向荷载效应规范值基底竖向荷载效应规范值上部结构上部结构墩帽墩身墩帽墩身基础基础汽车荷载汽车荷载人群荷载人群荷载合计合计竖向力（竖向力（kN)4583.8682043.300560.4001286.700177.000纵向偏心弯矩纵向偏心弯矩（kNm）166.800横向偏心弯矩横向偏心弯矩（kNm）707.690表表4 基底风荷载和制动力效应规范值基底风荷载和制动力效应规范值风荷载风荷载制动力制动力合计合计上部上部墩帽墩帽墩身墩身横向力（横向力（kN)84.9570.3073.681横向弯矩（横向弯矩（kNm)726.1272.22614.158纵向力（纵向力（kN)6.49777.959165纵向弯矩