1 主墩防撞计算(2.2m)
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一、模板基本结构本标段防撞墙模板组合钢模板,面板采用δ=5mm钢板,横肋采用厚度δ=6mm,宽100mm扁钢,间距为320mm;;中竖肋采用厚度δ=6mm,宽100mm扁钢,间距为305mm;连接竖肋采用厚度δ=8mm,宽100mm扁钢,间距为270mm;模板四角采用4个φ16mm拉杆对拉。
具体详见模板设计图。
二、荷载计算1、振捣砼所产生的荷载P1=4KN/m2,作用范围在有效压力高度之内。
2、倾倒砼所产生的水平动力荷载P2=2KN/m2,施工采用吊罐浇注。
3、根据《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041-2000)第309页公式D-1、D-2,按下列二式计算,取其中最小值:P=0.22γt0β1β2V1/2 D—1=0.22×25×200/(20+15)×1.0×1.15×1.01/2=36.1(kPa)P=γH=25×1.18=29.5(kPa)D—2取P =29.5(kPa)根据《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041-2000)第66页表9.2.2进行荷载组合,考虑振动荷载4 kPa,倾倒砼所产生的水平动力荷载2kPa,则P max=P1+P2+P3=4+2+29.5=35.5 kPa ,P MIN =P1+P2=4+2=6 kPa其中:γ—砼容重,取γ=25kN/m3t 0—砼初凝时间,取t=200/(T+15),T取值10℃。
β1—外加剂影响修正系数,不掺外加剂取β1=1.0,掺具有缓凝作用外加剂取β1=1.2,这里取1.0。
β2—砼坍落度影响修正系数,坍落度小于3cm,取0.85,5cm~9cm时取1.0,11cm~15cm时取1.15,这里取1.15。
V—砼灌注速度(m/h),这里取1.0m/h。
H—砼侧压力计算位置处至新浇砼顶面的总高度。
说明按1m/h的浇注速度,施工至防撞墙高度1.18m,模板侧压力从0线性递增至35.5kPa。
防撞墩及助航设施施工图设计计算书一、工程背景为宁杭高速铁路浙江段中重要桥梁。
主桥为(84+152+84)m双薄壁连续刚构桥,桥址位于京杭运河崇贤港区附近,即杭州绕城高速公路京杭运河大桥北侧约1公里处。
由于受杭州市城市规划所限,桥轴线与航道夹角35°,双薄壁墩置于河道内,容易受到过往船只的碰撞,给铁路正常运营带来隐患。
受宁杭高铁有限公司的委托,我公司对主墩防撞设施及助航设施进行设计。
二、采用规范及设计依据2.1 设计依据1、《京杭铁路跨京杭运河防撞墩设施和导航助航设施设计》合同编号:2009-gl-24;2、《宁杭铁路(浙江段)通航净空尺度和技术要求论证报告》浙江省交通规划设计研究院2009年4月编制;3、《关于宁杭铁路(浙江段)通航净空尺度和技术要求论证报告的审查意见》浙港航函【2008】74号文件;4、《防撞和助导航设施方案专家审查意见》2009.11.29。
2.2 技术规范1、《铁路桥涵设计基本规范》TB10002.1-20052、《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-20073、《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-20044、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004三、计算程序本次计算采用桥梁博士3.03分析软件对局部冲刷线处桩的作用效应进行建模计算。
四、防撞墩主体结构设计要点防撞墩主体结构采用群桩基础加防撞承台的形式。
4.1设计原则1、遵照国家现行的技术规范和标准;2、在满足防撞设施结构安全的前提下,优化防撞设施的尺寸,使其满足Ⅲ级航道通行的要求,并对航运的影响最小化,使前期投入和后期维护效益最大化。
3、以冲刷线下桩基的最大弯矩为控制指标,确定桩基直径及配筋的数量,根据地质情况及桩基承载力确定桩长。
4、此水域最高通航水位3.46m,最低通航水位0.6m(85国家高程)。
5、京杭运河规划为三级航道,选用1000t级机动驳船作为通航的代表船型。
桥墩地震作用计算1 桥墩计算简图梁桥下部结构和上部结构是通过支座相互连接的,当梁桥墩台受到侧向力作用时,如果支座摩阻力未被克服,则上部桥跨结构通过支座对墩台顶部提供一定约束作用。
震害表明,在强震作用下,支座均有不同程度破坏,桥跨梁也有较大的纵、横向位移,墩台上部约束作用并不明显。
《公路抗震规范》计算桥墩地震作用时,不考虑上部结构对下部结构的约束作用,均按单墩确定计算简图。
(1)实体墩计算实体墩台地震作用时,可将桥梁墩身沿高度分成若干区段,把每一区段的质量集中于相应重心处,作为一个质点。
从计算角度,集中质量个数愈多,计算精度愈高,但计算工作量也愈大。
一般认为,墩台高度在50~60m以下,墩身划分为4~8个质点较为合适。
对上部结构的梁及桥面,可作为一个集中质量,其作用位置顺桥向取在支座中心处,横桥向取在上部结构重心处。
桥面集中质量中不考虑车辆荷载,由于车辆的滚动作用,在纵向不产生地震力;在横向最大地震惯性力也不会超过车辆与桥面之间摩阻力,一般可以忽略。
实体墩的计算简图为一多质点体系。
(2)柔性墩柔性墩所支承的上部结构重量远大于桥墩本身重量,桥墩自身质量约为上部结构的1/5~1/8,它的大部分质量集中于墩顶处,可简化为一单质点体系。
2 桥墩基本振型与基本周期(1)基本振型墩台下端嵌固于基础之上,墩身可视为竖向悬臂杆件。
在水平地震力作用下,墩身变形由弯曲变形和剪切变形组成,两种变形所占的份额与桥墩高度与截面宽度比值H/B有关。
当计算实体桥墩横向变形时,H/B的值较小,应同时考虑弯曲变形和剪切变形影响;当计算纵向变形时,H/B的值较大,弯曲变形占主导作用。
公路桥梁墩身一般不高,质量和刚度沿高度分布均匀,实体墩在确定地震作用时一般只考虑第1振型影响,由于墩身沿横桥向和顺桥向的刚度不同,在计算时应分别采用不同的振型曲线。
振型曲线确定之后,可以运用能量法或等效质量法将墩身各区段重量折算到墩顶,换算成单质点体系计算基本周期。
船舶对桥梁的撞击是桥梁设计需要十分重视的课题,不同的计算方法结果差异很大。
文章结合广东东江水系上在建桥梁的实例,对国内外现行的防撞设计研究方法进行分析与比较,并根据工点情况选用适合的研究方法。
关键词:桥墩;船撞力;分析;运用1概述随着交通运输事业的迅猛发展,一个综合的立体运输体系正在国内迅速发展,跨越大江大河及海洋的桥梁日益增多。
与此相对应,在建和已建成的桥梁被撞事故也逐年增加。
据统计,长江上发生的船撞桥事故超过120起,其中武汉长江大桥被撞就达68次。
2007年6月发生的九江大桥桥墩被撞,导致出现200m长桥面垮蹋、数人死亡的重大安全事故。
因此,对船舶等撞击桥梁墩台进行专门研究,合理确定防撞设计标准及配套的安全设施,显得紧迫而必要,具有重要的现实意义,而合理确定撞击力,则是防撞设计首要的环节和基础。
船舶撞击力的选取是否恰当,直接影响桥梁结构的安全性和桥梁方案的经济性。
在船只碰撞事故中,要确定船对桥梁结构的碰撞力是非常复杂的,既取决于船舶特性和桥梁结构,包括船舶类型、尺寸、速度、船体强度和刚度,桥梁撞击部位尺寸、形状、质量和测向抗力特性,还受碰撞环境、撞击力的偏心和水深影响。
目前国内外对船舶撞击力虽有很多研究,国内外的规范中也有相关规定,但因撞击力计算是一个复杂的力学问题,国内外不同的规范所采用的方法不同,计算结果相差也较大,在实际运用中带来较大的困难。
本文结合广东东江水系太阳洲东海航道上正在建设的一座桥梁为例,结合国内公路、铁路现行规范,美国AASHTO规范和目前运用较为广泛的德国沃辛公式,对桥墩撞击力计算方法及运用做简单分析。
2撞击力计算方法简述经典力学中,处理碰撞问题,一般利用冲量定理和冲量矩定理来确定碰撞双方运动变化的关系,以经验性的恢复系数k来反映碰撞过程中机械能损失的程度,其中相撞的两物体简化为质点,未深究碰撞过程中的力的变化和量度以及具体材料抗冲击性、弹塑性及物体自身的结构组成问题。
某桥通航孔主墩基础防撞设计计算书编制人:校核人:审核人:审定人:目录1、工程概况 (1)2、设计依据 (1)2.1基础资料 (1)2.2主要技术标准 (1)3、设计条件 (1)4、结构布置型式 (2)5、主要材料特性 (2)5.1几何特性 (2)5.2物理力学特性 (2)6、钢管桩嵌固点计算 (3)7、荷载分析 (3)7.1荷载计算 (3)8、工况分析及荷载组合 (4)8.1计算工况 (4)8.2荷载组合 (4)9、模型计算 (5)9.1工况一计算 (5)9.2工况二计算 (8)10、钢管桩桩长计算 (11)10.1地质条件 (11)10.2钢管桩受拔承载力计算 (11)10.3钢管桩受压承载力计算 (11)11、钢管桩稳定性验算 (12)12、平联1稳定性验算 (12)13、平联2稳定性验算 (13)14、钢管桩管壁局部强度验算 (13)1、工程概况某特大桥为厦漳高速公路跨九龙江某段,本工程为确保某特大桥基础桥墩安全。
并且在V级航道条件下,大部分船舶能安全通航,设计某桥主通航孔主墩基础防撞墩。
2、设计依据2.1基础资料1、《厦漳高速公路某特大桥病害情况调查报告》2、《厦漳高速公路D段详勘报告》3、《某大桥施工图设计》2.2 主要技术标准1、《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004);2、《钢结构设计规范》(GB50017-2003);3、《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008);4、《钢结构设计手册》(第二版);5、《港口工程荷载规范》(JTJ 144-1-2010);6、《港口工程桩基规范》(JTJ254-98);7、《高桩码头设计与施工规范》(JTS167-1-2010)3、设计条件1、地质条件(1)14、18#墩,取K28+130处地质条件(2)15~17#墩,取K27+980处地质条件2、水流速度桥梁设计流速:2.4m/s 3、防撞设施设计船型: 设计船型:300t 驳船 校核船型:1000t 驳船 4、设计使用年限:30年 5、防撞水位根据相关数据分析、研究,考虑大船可乘潮过桥,某特大桥的防撞水位按: 防撞高水位1.5m (最高通航水位) 防撞低水位-3.0m (最低通航水位) 6、防腐蚀水下区,预留腐蚀厚度:11[(1)()]0.16[(10.8)5(305)] 4.4t V P t t t mm δ∆=-+-=⨯-⨯+-=,取4.5mm 泥下区,预留腐蚀厚度:11[(1)()]0.05[(10.8)5(305)] 1.3t V P t t t mm δ∆=-+-=-⨯+-=,取1.5mm4、结构布置型式防撞墩采用φ1000×16钢管桩,平联采用型钢2HM588×300及钢管φ351×14。
S H I Y A N Y U J I A N C E210 《工程与建设》 2018年第32卷第2期收稿日期:2018-03-27;修改日期:2018-04-16作者简介:武 林(1985-),男,安徽太和人,硕士,安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司工程师.桥梁薄壁墩受汽车撞击验算及防撞应对措施武 林, 张百永(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司,安徽合肥 230088)摘 要:本文以某高速公路工程实例,基于我国公路桥涵设计通用规范对上跨桥梁中分带处薄壁墩进行汽车撞击验算,并对薄壁墩结构进行优化及防撞应对措施。
案例分析结果为今后同类型高速公路上跨桥薄壁墩安全计算及防护措施提供了参考。
关键词:高速上跨桥;薄壁墩;汽车撞击;优化及防撞应对措施中图分类号:U443.22 文献标识码:A 文章编号:1673-5781(2018)02-0210-031 案例简介本文以皖北某高速公路互通A匝道桥为工程实例。
A匝道立面图如图1所示。
图1 上跨桥(A匝道桥)立面图 A匝道桥墩的厚度在设计时根据经验及计算取90cm。
中分带的3号中墩由于受高速主线中分带护栏净距的影响(中分带护栏净距为60.6cm,如图2所示),中墩的厚度需由原来的90cm厚减小到60cm厚,由于3号中墩受汽车撞击的可能性较大,因此对3号中墩进行汽车撞击验算显得尤为迫切重要。
2 汽车荷载的确定2.1 规范对汽车撞击荷载的规定《公路桥涵设计通用规范》第4.4.3条规定:桥梁结构必要时可考虑汽车的撞击作用。
汽车撞击力设计值在车辆行驶方向应取1 000kN,在车辆行驶垂直方向应取500kN,两个方向的撞击力不同时考虑。
撞击力应作用于行车道以上1.2m处,直接分布于撞图2 高速主线中分带构造图击涉及的构件上[1]。
S H I Y A N Y U J I A N C E《工程与建设》 2018年第32卷第2期211 2.2 高速车辆碰撞荷载与我国规范荷载的比较研究表明,与高速通行车辆碰撞荷载相比,规范在规定设计外荷载时相比是偏于安全的[2]。
2023年一级建造师之一建公路工程实务自我提分评估(附答案)单选题(共40题)1、一定条件下易导致重大安全生产事故的风险是()。
A.重大风险B.较大风险C.一般风险D.较小风险【答案】 B2、沥青路面按照组成结构分类,骨架-空隙结构的典型代表包括沥青碎石混合料和()。
A.AC-I型沥青混凝土B.排水沥青混合料C.沥青碎石玛脂混合料D.碎石沥青混凝土【答案】 B3、路基改建加宽施工时,在路槽纵向开挖的台阶上铺设跨施工缝的土工格栅,其主要作用是()。
A.减少新老路基结合处的不均匀沉降B.减少路面厚度C.提高原地基承载力D.减少裂缝反射【答案】 D4、隧道衬砌裂缝形成的原因不包括()。
A.围岩压力不均B.衬砌背后有空洞C.钢筋保护层厚度大于3cmD.衬砌厚度严重不足【答案】 C5、刚构桥的施工一般采用()施工。
A.整体现浇B.转体C.平衡悬臂施工D.采用分次浇筑法【答案】 C6、可作为高速公路基层的粒料是()。
A.填隙碎石B.级配砾石C.天然砂砾D.级配碎石【答案】 D7、下列工程任务不得分包的是()。
A.勘察工作B.设计工作C.施工工作D.监理工作【答案】 D8、公路工程项目施工成本的控制方法不包括()。
A.以施工方案控制资源消耗B.以目标成本控成本支出C.用置换法进行工期成本的同步控制D.运用目标管理控制工程成本【答案】 C9、下列水泥混凝土路面可使用Ⅲ级粗集料的是()。
A.极重交通荷载等级公路面层B.特重交通荷载等级公路面层C.重交通荷载等级公路面层D.中交通荷载等级公路面层【答案】 D10、在平原地区的路基施工中,()为主要工序。
A.移挖作填B.半填半挖C.路基填方D.排水设施【答案】 C11、()作为现场施工成本控制的目标。
A.现场施工成本偏差B.现场施工成本降低额C.现场施工计划成本D.现场施工成本降低率【答案】 C12、可承担各类桥梁工程的施工企业是()。
A.桥梁工程专业承包特级企业B.桥梁工程专业承包一级企业C.桥梁工程专业承包二级企业D.桥梁工程专业承包三级企业【答案】 B13、下列指标中,属于沥青混凝土路面检验项目的是()。
第19卷 第94期 交 通 节 能 与 环 保Vol.19 No.2 2023年04月 Transport Energy Conservation & Environmental Protection April. 2023doi: 10.3969/j.issn.1673-6478.2023.02.009内河深水防撞墩基础防船撞验算及措施浅析郭海龙(中国铁建港航局集团有限公司第一工程分公司,广东 广州 511442)摘要:崖门大桥航道二期防撞工程位于崖门大桥12#墩及13#墩上下游侧各20m 的位置,防撞墩钢护筒直径为φ3.3m ,采用铁建桩01打桩船施打,铁建桩01桩架高108m ,而崖门大桥通航高度仅为48m 。
由于防撞墩与原有桥梁距离过小,航道通航船舶众多,为保证安全起吊钢护筒,本文结合设计图纸及现场实际情况,简单探讨了一种打桩船施打内河钢护筒时船舶防碰撞的简易验算方法及其安全措施,该验算方法及安全措施的应用,保障了海上近距离桥梁施工的安全,圆满完成了崖门出海航道二期工程防撞钢管桩基础的施打工作。
关键词:打桩船;防撞墩;防碰撞;内河 中图分类号:U674.32文献标识码:A文章编号:1673-6478(2023)02-0045-04Analysis of Ship Collision Prevention Calculation and Measures of Inland Deep-waterAnti-collision Pier FoundationGUO Hailong(First Engineering Branch of China Railway Construction Port and Shipping Bureau Group Co., Ltd., GuangzhouGuangdong 511442, China)Abstract: The Anti-collision Project of Yamen Bridge Channel Phase Ⅱ is located at the position of 20m each on the upstream and downstream sides of pier 12# and 13# pier, the diameter of the steel casing in the anti-collision pier is φ3.3 m, and pile driving boat of Iron Pile Building 01 is used to drive the pile driving boat, of which frame height is 108 m, while the navigation height of Yamen Bridge is only 48 m. There are many navigable ships in the channel as well as the distance between the anti-collision pier and the original bridge is too small, in order to ensure the safe lifting of the steel casing, a simple calculation method and safety measures for ship collision prevention when piling ships apply inland river steel casings were briefly discussed combined with the design drawings and the actual situation of the site, and the application of this verification method and safety measures ensured the safety of bridge construction at sea at close distance, and successfully completed the construction of anti-collision steel pipe pile foundation of the Yamen channel Phase Ⅱ to the sea.Key words: pile driver; anti-collision piers; anti-collision; inland0 引言崖门出海航道二期工程崖门大桥桥梁防撞工程位于广东省江门市新会区崖门大桥12#和13#墩位置,收稿日期:2022-11-15作者简介:郭海龙(1989-),男,江西赣州人,本科,工程师,研究方向为桥梁工程.()航道工程拟将原航道通航标准进行升级,由于通航等级的提升,设计船型从 5 000DWT 船舶提高到20 000DWT 船舶,故需对大桥桥墩防撞能力进行同步升级,升级后,需在崖门大桥12#墩及13#墩上下游侧46交通节能与环保第19卷20m位置各增设独立防撞墩,共4座。
桥墩撞击力计算方法船舶对桥梁的撞击是桥梁设计需要十分重视的课题,不同的计算方法结果差异很大。
文章结合广东东江水系上在建桥梁的实例,对国内外现行的防撞设计研究方法进行分析与比较,并根据工点情况选用适合的研究方法。
关键词:桥墩;船撞力;分析;运用1概述随着交通运输事业的迅猛发展,一个综合的立体运输体系正在国内迅速发展,跨越大江大河及海洋的桥梁日益增多。
与此相对应,在建和已建成的桥梁被撞事故也逐年增加。
据统计,长江上发生的船撞桥事故超过120起,其中武汉长江大桥被撞就达68次。
2007年6月发生的九江大桥桥墩被撞,导致出现200m长桥面垮蹋、数人死亡的重大安全事故。
因此,对船舶等撞击桥梁墩台进行专门研究,合理确定防撞设计标准及配套的安全设施,显得紧迫而必要,具有重要的现实意义,而合理确定撞击力,则是防撞设计首要的环节和基础。
船舶撞击力的选取是否恰当,直接影响桥梁结构的安全性和桥梁方案的经济性。
在船只碰撞事故中,要确定船对桥梁结构的碰撞力是非常复杂的,既取决于船舶特性和桥梁结构,包括船舶类型、尺寸、速度、船体强度和刚度,桥梁撞击部位尺寸、形状、质量和测向抗力特性,还受碰撞环境、撞击力的偏心和水深影响。
目前国内外对船舶撞击力虽有很多研究,国内外的规范中也有相关规定,但因撞击力计算是一个复杂的力学问题,国内外不同的规范所采用的方法不同,计算结果相差也较大,在实际运用中带来较大的困难。
本文结合广东东江水系太阳洲东海航道上正在建设的一座桥梁为例,结合国内公路、铁路现行规范,美国AASHTO规范和目前运用较为广泛的德国沃辛公式,对桥墩撞击力计算方法及运用做简单分析。
2撞击力计算方法简述经典力学中,处理碰撞问题,一般利用冲量定理和冲量矩定理来确定碰撞双方运动变化的关系,以经验性的恢复系数k来反映碰撞过程中机械能损失的程度,其中相撞的两物体简化为质点,未深究碰撞过程中的力的变化和量度以及具体材料抗冲击性、弹塑性及物体自身的结构组成问题。
xxxxx高速公路常见跨径组合桥墩的计算xxxxx高速公路桥梁上部结构大部分采用先简支后连续预应力混凝土箱梁或板梁,下部结构采用双柱式墩、柱式台或肋台,钻孔灌注桩基础。
为了设计方便,给出如下几种跨径组合下相应的桥墩几何参数的计算书。
设计参数:(见下表)设计荷载:公路-Ⅰ级,q k=10。
5KN/m;集中荷载的取值视桥梁跨径的不同取值见下表:桥墩墩身材料:C30混凝土,Ec=3.0×104Mp a;非连续端采用滑板式支座,其规格与对应的连续端的板式支座相同。
支座的力学性能根据规范取值。
一、桥墩墩顶集成刚度计算1、桥墩截面惯性矩计算按照公式:I i=π×d4/64;其中d为柱径。
2、桥墩抗推刚度计算根据公式K1=3×EcI/H3计算,其中混凝土的弹性模量没有考虑0.8的折减系数是偏于安全的。
计算结果见下表:3、支座抗推刚度计算支座抗推刚度按下式计算:K2=nAG/t式中K2:一横排支座的抗推刚度;n:一横排支座的支座个数,每个梁底放置两个支座,8个支座串连放置在盖梁上,所以每个墩分配的支座个数为4,所以n=4;A:一个支座的平面面积,根据具体的支座规格计算;G:橡胶支座剪切弹性模量,根据规范取1。
1×104Mp a;t:支座橡胶层总厚度,根据橡胶支座的规格取橡胶支座厚度的0.8倍。
计算结果见下表:4、墩顶与支座集成刚度的计算在墩顶有一排支座串连,再与墩顶刚度串连,串连后的刚度即为支座顶部由支座与桥墩联合的集成刚度。
其计算公式为:K= K1×K2 /( K1+ K2)计算结果见下表:二、桥墩墩顶水平荷载效应计算1、混凝土收缩+徐变在墩顶产生的水平力按照公式:p1=c×△x×k其中:c—收缩系数,计算中按照混凝土收缩+徐变按相当于降温30℃的影响力计算,c=30×10—5;△x-桥墩距离变形零点的距离;变形零点x 根据以下公式计算:i c l k Rx C nkμ+=⨯∑∑l i :桥墩矩桥台的距离; n :桥墩个数;k :桥墩顶部合成刚度;R μ∑:桥台摩擦系数与上部结构竖直反力的乘积,由于联端支座与桥台支座的摩阻力大小相差不大,方向相反,所以近似地认为R μ∑=0.计算结果见下表:计算中没有考虑桥墩刚度的差异是出于如下考虑:首先,由于桥墩小于12米时,根据规范和相关资料可以不考虑二阶弯矩的影响,这就大大降低了由于竖向荷载引起的弯矩的数值;其次,墩高的降低虽然增加了墩的刚度而导致了相同变形下水平力的增加,但由于墩高的降低,墩顶水平力在墩底产生的弯矩也有所降低;出于以上两项的考虑,在荷载相同的情况下,如果高12米的墩根据计算是安全的,则小于12米的墩也是安全的。
**大桥*#、*#主桥墩位于**河岸边上,根据设计设计图及现场实际勘查,**河河道为南北偏东走向,河道顺直,河床较平坦,常年水位约1.50m(黄海高程,以下同)左右,常水位下岸边施工范围内水深在1.0~3.5m(河底面标高约-2.5m),且河水流缓慢。
主桥墩承台底的标高:北半幅为-2.5m,南半幅为-3.0m(不包括承台底厚30cm左右的C15混凝土垫层)。
墩位处地质为粘土、亚粘土。
钢板桩围堰整体刚度大,防水性能好,在粘性土层的较浅水河床桥墩基础施工中,不需水下作业,打拔桩容易,回收率高,可节省大力现场加工构件,主墩基础采用矩形如下:本计算考虑为1m宽的钢板桩围堰的受力。
由于基底土质为亚粘土,水不会渗入到基底土质中去,所以土面上的水头作为满布荷载考虑;土质为饱和的亚粘土,等值内摩擦角φ=200,γ=16KN/m3,围堰内部C15混凝土,考虑为均布满布荷载。
一、计算水压力Ra考虑1m宽的水压力,所以有:水压力大小为:Ra=ρg h×A×K0其中:K0位河水对钢围堰的冲击系数=1×103Kg/m3×9.8N/ Kg×1/2×1.53m×1m×1.5=11.25KN作用位置为距水平面顶的2/3处:1.53m×2/3=1.02m二、计算主动土压力Ea45(0主动土压力的最大压强:Ea1=(γz+q1))2/2φtg−其中:q 1为1米宽的均布水压力荷载 q 1 =Agvρ=m m mm m Kg KN m kg 1153.111/8.9/10133××××××=14.994KN/m 2Z=8.57m计算主动土压强Ea1的大小:所以:Ea1=(14.994KN/M 2+16KN/m 3×8.57m)×)2/2045(002−tg =74.58KN/m 2主动土压力Ea 大小为:Ea=21×Ea1×A=21×74.58KN/m 2×8.57m×1m=319.58 KN作用的位置为距河床底面底2/3处:2/3×8.57=5.713m 三、计算被动土压力Ep被动土压力的最大压强:Ep1=(γz+q 1))2/45(02φ+tg 其中:q 2为C15承台底混凝土垫层的重量产生的荷载压强承台底混凝土底体积为:52.22m 3承台基础尺寸为:14.5m×11.0m所以:q 2=AG =m m KgKN T m 115.14/8.93.222.523×××=7.38KN/m 2Z=5.57m被动土压力的压强Ea1大小位:Ep1=(γz+q 1))2/45(02φ+tgEp1=(16KN/m3×5.57m +7.38 KN/m2))2/45(0202+tg= 196.82KN/m21×Ep1×A被动土压力Ep大小为:Ep=21×196.82 KN/m2×5.57m×1m=2=548.14 KN作用位置为距围堰内底面底2/3处: 2/3×5.57m=3.713m四、计算支撑力N为了保持钢围堰的稳定性,在A点的力矩应等于零,即∑M=0所以:Ea×h2+N×3.5m-Ra×h2-Ep×h3=0319.58KN×2.713m+N×3.5m-11.25KN×3.48m-548.14KN×3.713m=0N=344.96KN五、围堰支撑型式见附图六、围堰支撑的强度检算围堰支撑采用两片40cm的槽钢、通过钢板焊接连接成槽钢盒,槽钢截面面积为75.05cm4,I x=17578cm4,长度为12.8m,结构型式为围囹型式布置,支撑距承台底面为4.3m。
桥墩防撞计算
桥墩防撞是指在桥梁设计中考虑到桥墩受到车辆碰撞时的安全问题,并进行相应的计算和设计,以保障桥梁的稳定和使用安全。
在设计桥墩防撞时,需要考虑到车辆的冲击力、桥墩的结构强度以及碰撞后的破坏程度等因素。
一般情况下,桥墩防撞计算可以通过数值模拟来进行。
首先,需要确定车辆的碰撞速度和角度,以及车辆的质量和形状等参数。
然后,根据桥墩的形状和材料强度等参数,计算出桥墩受到冲击后的应力和变形情况。
最后,通过对比桥墩的承载能力和冲击力,判断是否满足安全要求。
桥墩防撞计算中需要考虑的关键因素包括车辆的动能、碰撞角度、桥墩的形状和材料强度等。
车辆的动能可以通过质量和速度来计算,而碰撞角度则会影响车辆对桥墩的冲击力的分布。
桥墩的形状和材料强度则决定了桥墩的承载能力和破坏程度。
在桥墩防撞计算中,需要考虑到不同方向的车辆冲击情况。
例如,车辆从桥墩正面碰撞时的冲击力会直接作用在桥墩上,而车辆从桥墩侧面碰撞时的冲击力则会产生扭转力和剪切力,对桥墩的稳定性会产生不同的影响。
为了保证桥墩的防撞设计符合安全要求,需要进行多次的计算和模拟。
在计算过程中,需要考虑到各种不确定因素,如车辆的速度变
化、碰撞角度的偏差等。
同时,需要根据实际情况对桥墩进行检测和评估,以保证桥墩的结构强度和安全性。
总的来说,桥墩防撞计算是桥梁设计中非常重要的一环。
通过准确计算和合理设计,可以保证桥墩在车辆碰撞时能够提供足够的防护和稳定性,保障桥梁的使用安全。
对于道路交通和桥梁工程的发展具有重要意义。
某大桥主墩防撞计算
D220防撞桩
在一级航道(3000t 船舶),航船相对于墩速度3.0m/s ,顺流设置3排D220防撞桩(3x2)的条件下,验算18#墩、19#墩防撞桩群的抗撞能力。
(一)受力:
防撞桩强度验算:
取18#墩防撞桩进行核算
桩基嵌入中风化岩层,岩层上有强风化岩层(标高-17.84~-19.64m ),粉质粘土层(标高-15.94~-17.84m ),圆砾层(标高-7.84~-15.94m ),细砂层(标高-5.04~-7.84m ),细砂层以上桩长为9.856m 。
(1)m 法参数计算
假设桩不断裂,根据《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007 规定计算: 1、当桩基为双层土时,非岩石地基水平向抗力系数的比例系数
21)1(m m m γγ-+=
当2.0/1≤m h h ,2
1)
/(5m h h =γ
当2.0/1>m h h ,2
1)
/1(25.11m h h --=γ
查表P.0.2-1,细砂层m 值取10000,圆砾层m 值取50000,因此 m d h m 4.6)12.2(2)1(2=+⨯=+=
2.04375.04.6/8.2/1>==m h h
6045
.0)4375.01(25.11)/1(25.112
21=-⨯-=--=m h h γ
4
21/2582050000)6045.01(100006045.0)1(m kN m m m =⨯-+⨯=-+=γγ
2、桩基中桩的计算宽度 当时
m d 0.1≥
m
d 88.2)12.2(9.01)1(kk b f 1=+⨯⨯=+=
其中平行于水平力作用方向的桩间相互影响系数k 为1.0,桩形状换算系数f k 为0.9 3、防撞桩抗弯刚度
2
4
7
2758364464
2
.214.31038.08.0m kN I E EI B c ⋅=⨯⨯
⨯⨯===
4、桩基中桩的变形系数
3063
.027583644
88.2258205
5
1=⨯=
=
EI
mb α
(2)桩强度验算
破坏机理分析:桩为适筋截面,适筋构件破坏应为受拉钢筋首先达到屈服强度,其应力保持不变而产生显著的塑性伸长,直到受压区边缘混凝土的应变达到混凝土的极限压应变时,受压区出现纵向水平裂缝,随之压碎而破坏。
即船撞击力逐渐增加,桩达到最大挠度时,在其最危险截面处断开。
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》规定,混凝土的极限压应变为0.0033,结合胡克定律有:
MPa E 990033.01034
=⨯⨯==εσ
则断裂弯矩为m kN x I M
.1034391
.1642.214.3990004
max
=⎪⎪⎭
⎫
⎝
⎛⨯⨯==σ
使用桥梁博士 3.0程序试算,当船撞力为9278kN 时,危险截面(-2.51m 处)弯矩为103436.9kN.M ,因此船对第一根防撞桩断裂撞击力约为9278kN 。
(二)碰撞能量校核:
一、船动能
航船附连水系数取1.1,正撞角取o 90,得: t m 33003000*1.1==
s m v v /0.31*0.3sin ===α顺流顺流正撞
J v T 148500000.3*3300000*2
1m 2
12
2
==
=
顺流正撞
顺流正撞
二、防撞桩耗能
船只撞击防撞桩耗能由两部分构成,分别是克服土水平向抗力做功,和部分动能转化成梁弯曲的变形能。
1克服土水平向抗力做功
根据桥博计算结果,如果防撞桩断裂,顶点位移为0.3036m 。
对于弹性系统有
J L F W 14084002
3036
.000092782m a x =⨯==土
2梁弯曲的变形能
根据卡氏第二定理有
⎰
=
l
z
dx EI x M U 2)(2
按桥博计算结果对弯矩分段积分计算(表中所示为地面以下数据,地面以上桩长9.856m ,因此积分总长度为9.856+12.57=22.426m ):
J dx x M dx EI x M U l
z
55514710
2758364400
2)(2)(426
.220
2
2
=⨯=
=
⎰
⎰
3船只撞断一根防撞桩耗能
J U W W 2963547 55514711408400=+=+=土
三、校核与结论
1、顺流航船正撞(撞断6根防撞桩):
<
=
T17781282
14850000=
J
W
J
总
顺流正撞
据上述结算结果,防撞桩群耗能大于撞击能,因此桥墩在一级航道3000t级航船顺流撞击下能保证结构安全。