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橋梁墩臺驗算
更新時間:2021-04-10 17:51
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橋梁墩臺作為橋梁的支承傳力結構,必須具有可靠的強度和穩(wěn)定性。它的受力狀態(tài)不僅受到上部結構類型、跨徑等影響,而且與基礎連接為一體,其各種計算必然要聯(lián)系基礎總體考慮。如墩臺身所受的各種荷載產生的內力,必然受到基礎類型的影響而變化,墩臺結構本身可以是圬工結構,也可以是鋼筋混凝土或預應力混凝土結構,這樣即使同一個驗算內容,其驗算的方法、公式也會不同。有的涉及結構圖示簡化計算,例如對壓彎構件的簡化圖示,不同的結構形式和基礎連接條件,可能簡化成不同的邊界條件,都需要結合具體情況來加以分析考慮。

橋梁墩臺結構驗算與上部結構一樣,是在初擬尺寸的基礎上加以驗算。驗算要考慮施工狀態(tài)和營運狀態(tài),驗算后的修改,可以從兩方面人手:一是進行尺寸的修改,一是改換材料結構.

一、墩臺頂帽的驗算

(一)梁式橋重力式墩臺頂帽局部承壓驗算

(二)拱橋墩臺臺口截面直接抗剪強度驗算

當拱橋橋墩相鄰兩孔恒載推力不等,或施工中出現單向推力等情況,橋臺承受單向推力時,需要驗算臺口截面的直接抗剪強度。

(三)樁柱式墩臺頂帽——蓋梁計算樁柱式墩臺頂帽即為蓋梁,現都簡化為一根鋼筋混凝土梁的計算。

《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋梁設計規(guī)范》規(guī)定蓋梁計算的相關內容如下:

(1)墩臺蓋梁與柱應按剛構計算。

(2)當蓋梁與柱的線剛度(EI/l)之比大于5時,雙柱式墩臺蓋梁可按簡支梁計算;多柱式蓋梁可按連續(xù)梁計算(E/z分別為梁或柱混凝土的彈性模量、毛截面慣性矩、梁計算跨徑或柱計算長度)。

根據蓋梁計算時應考慮的問題,分為以下幾個方面加以介紹。

1.作用的特點及計算

作為梁式橋,上部結構的結構重力與汽車荷載是在主梁位置通過支座,以集中力的形式作用于蓋梁上,所以作用的作用位置是固定的,而其作用力的大小,隨著汽車橫向布置不同而變化。汽車橫向布置則是依據蓋梁驗算截面產生最大內力的不利狀況而確定。這樣,就涉及將汽車荷載如何在橫橋向分配至各主梁上,這種橫向分配與主梁結構計算時的橫向分配是不同的,分配合理與否直接影響蓋梁設計的安全度。

一般計算蓋梁時汽車橫向布置及橫向分配系數計算可做如下考慮:

(1)單柱式墩臺蓋梁在計算蓋梁支點負彎矩及各主粱位置截面的剪力時,汽車橫橋向非對稱布置(即按規(guī)范要求靠一側布置),橫向分配系數按偏心受壓法計算。

(2)雙柱式墩臺蓋梁在計算蓋梁柱頂處負彎矩時,汽車橫橋向采用非對稱布置,橫向分配系數采用偏心受壓法計算;在計算蓋梁跨中正彎矩時,汽車橫橋向采用對稱布置,橫向分配系數采用杠桿法計算。

(3)多柱式墩臺蓋梁汽車橫橋向要按蓋梁各控制截面內力影響線來布置,橫向分配系數采用杠桿法計算;同時要注意由于多柱式墩臺上部橋面比較寬,人行道亦相應較寬,邊梁可能是在人行道下,所以應注意由于杠桿法計算橫向分配系數邊梁偏小,而用非對稱布置偏心受壓法又對邊梁計算偏大的問題。

對于上部結構為桁架拱的墩臺蓋梁和拱上建筑橫橋向為排架柱的蓋梁,也應按上述要求考慮汽車荷載橫向布置和分配。

2.蓋梁內力計算時墩柱支承寬度影響的考慮

由于支承蓋梁的墩柱面積較大,簡化成點支承使蓋梁內力計算偏大而顯得太保守,所以規(guī)范規(guī)定應考慮支承寬度影響。

(1)負彎矩削峰。在計算蓋梁柱頂截面負彎矩時,可采用負彎矩包絡圖在柱頂處削峰的方法減小負彎矩值。削峰寬度理論上認為方柱時為柱寬6,圓柱時為0.8d(d為直徑)。但支承寬度對內力的影響除與柱寬有關外,還與蓋梁跨度、高度和寬度有關,這是一個很復雜的問題,考慮墩柱尺寸小于蓋梁尺寸,建議在實際設計時,方形柱取0.9b,圓形柱取(0.6 -0.8)d。

(2)正彎矩減小跨徑。按簡支梁計算的蓋梁,其計算跨徑應取J。和1.15I。兩者較小值,其中J。為蓋梁支撐中心之間的距離。為蓋梁的凈跨徑。在確定蓋梁的凈跨徑時,圓形截面柱可換算為邊長等于0.8倍直徑的方形截面柱。

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