第16章-桥墩计算
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桥墩墩柱计算墩柱直径选用1.2m ,材料使用C 30混凝土,钢筋使用HRB235级钢筋。
荷载组合计算:1、恒载情况计算根据前面计算结果得:上部结构恒重:一孔重量为7372.56KN 半根盖梁自重为878KN墩柱自身重量为20.6525114.3π⨯⨯⨯=KN 横系梁重量为1 1.410.625371⨯⨯⨯=KN墩柱底面上作用的垂直恒载力为17372.56878114.34678.582⨯++=KN2、汽车作用荷载计算公路二级 单孔荷载:单列车:相应的制动力165T KN ≤ ,取165KN 。
双列车:相应的制动力00388.92102155.56T KN =⨯⨯⨯= 三列车:相应的制动力00388.9210 2.34182.01T KN =⨯⨯⨯= 四列车:相应的制动力00388.9210 2.86208.45T KN =⨯⨯⨯= 双孔荷载:单列车:相应的制动力165T KN ≤ ,取165KN双列车:相应的制动力00694.142102277.66T KN =⨯⨯⨯= 三列车:相应的制动力00694.14210 2.34324.86T KN =⨯⨯⨯= 四列车:相应的制动力00694.14210 2.68327.06T KN =⨯⨯⨯=人群荷载:单侧单孔行人:58.14B KN=单侧双孔行人:116.28B KN=产生的最大的反力值,也是墩柱的最大垂直力,为双孔荷载产生的,墩柱底最大的弯矩值为单孔荷载产生的。
3、计算双柱反力中的分布(横向)首先计算汽车荷载的横向分布系数单列车:15605900.975 1180η+==20.025η=双列车:10.843η=20.157η=三列车:10.780η=20.220η=四列车:10.581η=20.419η=再计算人群荷载的横向分布系数单侧人群:17755901.157 1180η+==20.157η=-双侧人群:120.5ηη==4、组合荷载计算计算垂直反力的最大值与最小值计算可变荷载组合双孔荷载的垂直反力,结果如下表:计算最大弯矩值,结果如下表:编号荷载情况墩柱顶反力计算垂直力水平力对B1B2B1+B2(B11上部构造与盖梁重——0.002汽车单孔双列车746.17 77.78 三列车807.78 91.01 四列车689.11 104.233人群单孔双侧进行截面应力验算与其配筋计算1、作用在墩柱顶面上的外力垂直力:垂直力的最大值:max 4564.281441153.16158.38N KN =++=垂直力的最小值:min 4564.28807.7858.145430.2N KN =++=水平力:208.45104.232H KN==弯矩值:max 201.95205.6814.54422.17M KN M=++=2、作用在墩柱底面上的外力max 6158.38114.36272.68N KN =+=min 5430.2114.35544.5N KN =+=max 172.2814.54235.56104.235943.53M KN M =+++⨯=。
桥墩模板计算书一、桥墩模板的工状说明:墩身锥形实心墩上口直径为3400mm,坡度1:50,墩身高度6300mm,下口直径3652mm。
桥墩浇筑时采用全钢模板,模板由四块四分之一圆弧模板对接组成,面板为6㎜厚钢板;竖肋[14#,水平间距为L1=30cm;圆弧肋为【10#,竖向间距L2=50cm;墩帽面板为6㎜厚钢板;竖肋[14#,水平间距为L1=30cm;圆弧肋为【10#,竖向间距L2=50cm;背楞为双根[22#槽钢,纵向间距为:100cm;外加双根[14#槽钢。
砼最大浇筑高度8.35m。
1、材料的性能根据《铁路桥涵施工技术规范TB10203-2002》和《铁路桥涵钢结构设计规范》的规定,暂取:采用内部振捣器时新浇筑混凝土的侧压力标准值,可按照以下两个公式计算,取最小值:F=0.22rct0ß2v 1/2或F=rch公式中F——新浇注混凝土对模板侧面的最大压力;rc----混凝土的重力密度(25KN/m3)t0---新浇混凝土的初凝时间(h)(混凝土入模温度T=10摄氏度考虑,则t0=200/(T+15),则取值为8h)V----混凝土的浇筑速度(m/h)(浇注速度控制在2m/h)H----混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度(m)(按照最高10米计算)β1--------外加剂影响修正系数,不掺外加剂时取1.0,掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2β2----混凝土塌落度影响修正系数,泵送混凝土一般取1.15F=0.22*25*8*1.0*1.15*21/2=71.6KN/m2侧向振捣压力为4 KN/m2水平振捣压力为2 KN/m2Pmax=71.6+6=77.6KN/m2混凝土有效压头高度H=F/rc=3.1;2、模板用哪个料力学性能,用料选取及布置情况说明:钢材的屈服点取215MPa 抗拉强度取350MPaW[14=87.1cm3 I[14=609.4cm4W[22=234 cm3 I[22=2570cm4W[10=39.7cm3 I[14=198.3cm4面板取10cm半条简化为三等跨连续梁检算面板W厚6=l/6bh2=0.6cm3 I厚6=l/12bh3=0.18cm4二、面板的检算厚6面板强度:q=77.6*0.1=7.76KN/m弯矩=0.1ql2=0.1*7.76*0.32=0.069KNM厚6面板应力=0.069/0.6=115Mpa<215Mpa厚6面板刚度:形变=0.677ql4/100EI=0.677*7760*0.34/100*2000*0.18=0.001m 三、竖肋检算([14荷载:0.3米宽,1m长)q=pmax*L=77.6*0.3=23.28KN/M弯矩=0.125*ql2=2.91KNM【14应力=2.91/87.1=33.4Mpa<215Mpa形变=5ql4/384EI=5*232.8*1004/384*2.1*107*609=0.14mm 四、平板大肋检算(2*【22:2.6米长,1.4米宽)q= pmax*L=77.6*1.4=108.64kn/m弯矩=0.125*ql2=0.125*108.64*2.62=91.8knm支架应力=91.8/2*234=196Mpa<215Mpa支架最大变形=5ql4/384EI=5*918*2604/384*2.1*107*2*2570 =0.05cm=0.5mm最宽处强度保证,小面不在计算。
一、桥墩计算(2007-01-11 13:11:09)转载桥墩按偏心受压构件考虑进行计算,先必须确定桥墩的计算长度,按《桥规》表5.3.1取值。
桥墩外力应考虑纵向水平力及其弯矩、横向风力(高墩)、地震力(纵横向、7级设防)、竖直力及其弯矩。
纵向水平力包括制动力引起的水平力、温度引起的水平力、收缩徐变引起的水平力、地震力引起的水平力、支座摩阻力。
一般情况下(无地震力),纵向水平力对桥墩截面影响较大,横向水平力影响较小。
水平制动力、温度力,收缩徐变力均按支座和桥墩合成刚度在各墩台分配,然后组合后与摩阻力组合比较,取最不利情况为桥墩水平力。
一般情况下取支座产生的摩阻力为最不利情况,此时计算出的配筋较为保守,偏于安全。
(关于摩阻力组合的问题,新规范没有进行明确规定,桥梁通新版对摩阻力进行判断组合或者强制组合,当按判断组合进行计算的时候,取制动力、温度力、收缩徐变力进行组合与摩阻力进行比较,取较小者进行配筋,当按强行组合进行计算的时候,取摩阻力为水平力。
)桥墩截面按偏心受压构件必须验算正截面强度,按《桥规》5.3.5~5.3.9条公式进行计算。
同时必须按轴心受压构件进行稳定性验算。
当计算桩柱式桥墩时,柱顶受板式橡胶支座弹性约束。
桩柱可换算为两端铰接的轴心受压等截面直杆,计算可参考《连续桥面简支梁墩台计算实例》第一节第九款。
关于墩台下部构造验算时的荷载组合问题,新版《地基规范》总则里面对荷载组合进行了明确规定,摘录如下,仅供参考:1.0.5条基础结构按承载能力极限状态设计时,结构重要性系数γ0,不低于主体结构的采用值,且不小于1.0;偶然组合时取1.0。
1.0.6条基础结构进行强度验算时,作用效应按承载能力极限状态两种组合进行(JTGD60-20044.1.6条)裂缝宽度验算时,作用效应按正常使用极限状态的短期效应组合采用。
1.0.7条地基(包括桩基)承载力验算时,传至基础或承台底面的作用效应主要按正常使用极限状态的短期效应组合采用,但应计入汽车冲击系数,且可变作用的频遇值系数均取1.0。
桥墩计算长度一直是让我摸不清头脑的一个问题。
今天终于找到了一些答案和依据,这还得感谢袁总的文章《关于箱形截面连续梁及连续刚构设计的两点刍议》,老一辈的桥梁大师在基本概念方面确实清晰,这让我们这些整天沉浸于有限元软件中的后辈受益匪浅。
下面从几个方面学习袁总的文章。
1.桥墩计算长度的概念
计算长度就是把不同支撑条件的柱的长度,换算为等截面、两端为不移动的铰(两个链杆)的柱的长度。
在钢筋混凝土及预应力混凝土结构中,计算长度用于查取柱的稳定系数φ和计算偏心距的增大系数η。
2.各规范桥墩计算长度规定
各规范桥墩计算长度规定
注:(1)l为顶、底点间长度。
(2)美国AASHTO规范,分子为接近理论值的近似值,也是偏于安全考虑的采用值,分母为理论值。
美国AASHTO规范,l0=Kl,K为有效长度系数。
3.桥墩计算长度的影响因素
实际的支承条件,往往与表内所示条件有出入。
例如墩顶与梁铰接或墩顶与梁固结,因墩有一定柔性,由于混凝土收缩、徐变和温度变化,墩上端必随上部结构的伸缩而作水平移动,移动及移动量将影响计算长度。
计算长度与墩顶移动量有很大关系,而墩顶移动量则与梁的刚度(抗拉压、抗弯)有关,更与墩顶及相邻墩顶的抗推刚度有较大的、直接的关系,因此可以根据墩及相邻墩的抗推刚度,并考虑墩相互约束的关系,求取计算长度。
桥墩课程设计计算桥墩课程设计计算设计资料上部结构为5孔20m 装配式混凝土简支梁,桥面净宽11m.下部结构采用双柱式圆柱墩。
墩柱及桩身尺寸构造见图,墩柱直径130cm,混凝土C30,f cd =13.8MPa,主筋RB335,f sd =280 MPa,灌注桩直径150cm, 混凝土C20, f cd =13.8MPa,主筋HRB335,f sd =280 Mpa 。
墩顶每片梁梁端设400⨯400mm 板式橡胶支座一个,台顶每片梁梁端设四氟版活动支座一个,板式橡胶支座摩阻系数f=0.05,滑板支座最小摩阻系数f=0.03,一般情况取0.05。
桥台上设橡胶伸缩缝。
盖梁、墩身构造均采用C30混凝土,4c 3.010MPa E =⨯,系梁采用C25混凝土,MPa 102.84C⨯=E ,主筋采用HRB335级钢筋,4C2.110MPa E =⨯,箍筋采用R235级钢筋,MPa 102.04C⨯=E 。
每片边梁自重 每片中梁自重 一孔上部结构每个支座支反力(kN)(kN ) (kN) 总重(kN)1、5号梁2、3、4号梁2706.18 边梁支座中梁支座26.6 27.46 265.47 270.05 一、荷载计算 (一)、恒载计算:墩柱上部恒载值由上知:(1)上部构造恒载,一孔重:2706.18kN; (2)盖梁自重(半根自重):5304.29kN;(3)横系梁重:kN 8425.6250.12.1=⨯⨯⨯; (4)墩柱自重:墩柱自重:21.31225398kN 4π⨯⨯⨯=; (二)、活载计算荷载布置及行驶情况参考前面计算,数值直接取用。
1、汽车荷载(1)单孔单车时120255.28kN 0255.28255.28kN B ,B ,B ===+=相应得制动力为:[]2010.50.752380.751033.6kN T %=⨯⨯+⨯⨯=<90kN所以单孔单车时得制动力取为:T=90kN(2)双孔单车时1276.28kN 255.28kN 76.28255.28332.06kNB ,B ,B ===+= 相应得制动力为:[]22010.50.752380.751049.35kN 90kNT %=⨯⨯⨯+⨯⨯=<取双孔单车制动力为:T=90kN 。
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。
圆端形桥墩工程量计算过程及方法
基础体积计算:
一、根据三视图可以判断底面为2个正四棱柱,根据柱体体积计算公式可以得出,V=V1+V2=(长×宽×高)+(长×宽×高)=(××1)+(××1)=立方米
二、墩身体积计算:根据三视图和课本92页圆端形桥墩墩身体积拆分方法,可以认为墩身是由一个横卧的梯形柱和两个半圆台组成,根据计算方法V 梯=(侧面梯形面积×T形柱的厚度)=(+)×6÷2×=立方米。
圆台体积V=1/3(S上+S下+2S上×S下))×h=(××+××+2S上×S下)×6=立方米。
所以总体积=+=方
三、托盘体积计算:
根据三视图和课本94页,圆端形桥墩托盘体积拆分方法,可以认为托盘是一个纵卧的梯形柱和两个半斜圆柱,根据体积计算方法V梯=(侧面梯形面积×T形柱的厚度)=(+)×÷2×=立方米。
根据斜圆柱体积计算公式=圆底面×斜圆柱高=×××=,所以托盘体积=+=。
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。
桥墩撞击计算方法说实话桥墩撞击计算方法这事,我一开始也是瞎摸索。
我最早的时候,就只知道一些特别基本的物理知识,什么力等于质量乘以加速度之类的。
我就想啊,那桥墩撞击,这撞击力肯定和撞上去的东西的质量和速度有关系啊。
我就拿这个最基础的公式去套,可是算出来的结果和实际情况差得十万八千里。
我当时就懵了,咋回事呢?后来我才意识到,桥墩撞击可不是这么简单的事儿。
我又开始研究这个撞击过程中的能量转化,就像一个球砸到墙上,它的动能要转化成别的能量形式。
我以为这就找到了关键。
我开始找各种资料,计算撞击瞬间的动能,然后试图根据能量守恒找到桥墩受力大小。
但是这里头太复杂了,各种能量损失,有转化成热能的,有产生形变消耗掉的能量。
而且桥墩的结构也会影响能量的吸收和释放。
我这个方法,最后搞得我自己头都大了,还是算不准。
后来我在图书馆里瞎翻书的时候,看到了专门讲结构动力学的书籍。
我想,这桥墩不就是个结构体嘛。
我就开始研究这个。
这里面有好多复杂的公式,像分析桥墩的刚度、阻尼这些因素对撞击的影响。
我当时就觉得,这简直就像走进了一个迷宫,每个路口都有新的公式和参数在等着我。
有一次我在计算一个简单的桥墩撞击模拟的时候,我把桥墩的刚度值输错了,结果得到的撞击力特别离谱。
从那我就知道,在这些计算里,每个数据都很关键,一个小错误就会导致结果完全不对。
根据我的经验,要是想计算桥墩撞击的话,首先要建立一个合适的物理模型。
这就好比造房子得先有个蓝图。
要确定撞击物的各项参数,像质量、速度、形状这些,就像给这个人画像,长得啥样,块头多大都得搞清楚。
然后就是要准确分析桥墩的结构特性,比如桥墩的材料、形状、尺寸对撞击力的承受和反应。
还有就是那些在撞击过程中的不可忽略的因素,像水的阻力啊,如果桥墩在水里的话,这个阻力可不能不算。
这就像你跑步的时候风的阻力一样,虽然看不见摸不着,但是能实实在在地影响结果。
虽然我现在对桥墩撞击计算方法有了些心得,但我还不敢说完全搞明白了。