镇墩稳定计算

公路桥梁高墩稳定性计算公路桥梁的高墩是其结构中承载桥面荷载的重要组成部分，因此对高墩的稳定性进行计算是非常关键的。

高墩的稳定性计算主要涉及到墩身的轴心受压、弯矩和剪力等力的计算，以及墩基的稳定计算。

首先，对于高墩的轴心受压力计算，需要考虑到桥梁上的荷载、风荷载和地震荷载等。

桥梁上的荷载主要包括自重、活载和施工荷载等，这些荷载根据设计规范进行计算，得到作用在墩身上的力。

风荷载主要通过风洞试验等方法进行计算，根据设计规范得到作用在墩身上的力。

地震荷载则需要考虑到地震引起的水平力和竖向力，通过地震工程知识进行计算。

其次，对于高墩的弯矩和剪力计算，需要根据墩身的几何形状和荷载的布置进行分析。

墩身通常采用简化为直线或曲线形状进行计算，弯矩和剪力可以通过静力平衡方程进行计算。

在考虑局部开裂和横向弯曲对墩身截面性能的影响时，需要考虑到混凝土的弹性和破坏性质。

此外，为了提高结构的整体性能，还需要进行一些详细计算，如使用有限元方法进行弯矩和剪力的计算。

最后，对于高墩的墩基稳定计算，主要考虑墩基在土体中的稳定性。

需要考虑的因素包括土层的性质、地下水位、局部地质条件等。

墩基的稳定计算主要包括承载力和稳定性的计算。

承载力的计算可以根据土工试验数据和有关规范进行，考虑土的剪切强度和压缩性。

稳定性的计算则需要考虑土体的侧向力和抗滑力，通过土力学理论和稳定性分析方法进行计算。

综上所述，公路桥梁高墩稳定性计算涉及到墩身的轴心受压、弯矩和剪力等力的计算，以及墩基的稳定计算。

通过这些计算可以评估高墩的稳定性，为桥梁结构设计和施工提供可靠的依据。

三 、轴向力计算1、钢管自重的轴向分力上游伸缩节处的水头~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~H1= 计算公式：A1=gt.L.sin α144.200m 下游伸缩节处的水头~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~H2=1.000m 0.3引用流量~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~Q=8.600m³/s 镇墩与上游相邻支墩的距离~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~l 1=镇墩与下游相邻支墩的距离~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~l 2=6.000m 0.150m 钢管与支墩的摩擦系数~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~f =上游计算管段的水头损失~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ hw1=伸缩节止水填料与钢管的摩擦系数~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ fk=伸缩节止水填料长度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ b=0.3上游钢管轴线倾角~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ α1=下游钢管轴线倾角~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~α2 =9.468m 138.138m 51.000m 钢管转弯处的水头~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~H0=6.000m 上游伸缩节处的管内径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~D01=1.600m 上游钢管内径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ D0=上游钢管外径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ D1=下游钢管内径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ D=下游钢管外径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ D2=1.632m 1.600m 二 、设计基本资料121.990m 上游钢管计算长度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ L1=下游钢管计算长度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ L2=0.98t/m³18.450°39.810°1.632m 1.632m 一 、设计依据及参考资料下游计算管段的水头损失~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ hw2=0.100m 钢材的重度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ γs=7.85t/m³水的重度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~γw= （1）设计依据：《水电站压力钢管设计规范》（SL281—2003） （2）参考资料：《水电站》（河海大学 刘启钊主编）分段式压力管道镇墩结构计算书下游伸缩节处的管内径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~D02=1.632m式中：gt=（D12-D02）. 3.14. γs/42、钢管转弯处的内水压力计算公式：23、伸缩节边缘处的水压力计算公式：224、水流对管壁的摩擦力计算公式：25、温度变化时伸缩节填料的摩擦力计算公式：A5=D01.b.fk.γw.H.3.146、温度变化时钢管与支墩的摩擦力计算公式：A6=f.(Qp+Qw)cosα7、水在弯管处的离心力计算公式：A7=D02.γw.V2.3.14/4g8、钢管内径变化的(渐缩管)内水压力计算公式：22四、法向力计算1、管重产生的法向力Qp计算公式：Qp=gt.L.cosα2、水重产生的法向力Qw计算公式：Qw=gw.L.cosα五、合力计算1、轴向合力计算(顺水流方向为+)(垂直向下为+)2、法向合力计算(垂直向下为+)六、镇墩设计计算1、抗滑稳定计算计算公式：Kc=fz(∑Y+G)/∑X G=Kc∑X/fz-∑Y。

（四）镇支墩设计根据《水电站压力管道设计规范》计算作用在镇墩上的轴向力，取Ａ１Ａ３Ａ４Ａ７Ａ８Ａ９同时存在，关机计入Ａ２，求取上述各力的水平，垂直合力∑X ∑Y 取镇墩体容重rh=2.3t/m3,. f=0.45并满足镇墩的结构要求。

按式Ｋc＝f（∑Y+Ｇ）/∑X计算抗滑安全系数。

要求Ｋc大于１.５按式：Ｗ＝Ｋc∑X/ f－∑Y按式：Ｖ＝Ｗ/rh 计算体积即得每一个镇墩体积。

（满足设计要求），以上计算，考虑水击压力取最大水头的１。

２５*Ｈ设。

下面以５＃墩为例进行设计。

L=78.1-1.5=76.6m r g h=7.8*9.81=76.518KN/m3h=0.008m D内=0.3m D＇=0.308mH设=739.15-536.77=202.38m１作用在镇墩上轴向力的计算一：由上游管段（由伸缩接头至镇墩中心）传来的力a: 水管自重的轴向分力A1= g管L’sinag管=π* D＇* h* r g h＝３.１４１６*０.３０８*０.００８*７６.５１８＝０.５９２ＫＮ/ mA1=g管L’sin36。

=0.592*76.6*sin36。

=26.66851 kN↘a.b:水管转弯处的内水压力A3=3.1416*D2r*H设/43.1416*0.3*0.3*9.81*202.38/4=140.3363 kN↘c：温升时伸缩节边缘间的摩擦力A7=3.1416*Db填fH设r=3.1416*0.33*0.03*202.38*9.81*0.3=18.524 Kn ↘d:温升时管壁沿支墩的摩擦力A8=f(N管+N水)设水管与支墩的摩擦力系数f=0.6N管=0.592*76.6*cos36。

=36.69 KN ↙N水=3.1416*0.32*9.81*76.6*COS36。

=42.97 KN ↙A8=0.6* (N管+N水)=0.6*(36.69+42.97)=35.85 Kn ↘e:水管转弯时引起的离心力之轴向力A9= 3.1416*D2*V2*9.81/(4*9.81)=3.1416*0.32*0.712*9.81/(4*9.81)=0.036 KN ↘∑A=(A1+A3+A7+A8+A9)=221.414 KN ↘X=∑A*COS36。

目录1. 计算总说明 (1)1.1 计算的目的与要求 (1)1.2 依据资料及参考书目 (1)1.3 计算原则与假定 (1)1.4 符号说明 (2)2. 计算过程 (2)2.1 ②镇墩结构设计 (2)2.1.1 基本资料 (2)2.1.2 最高水位运行工况下下作用在镇墩上的基本荷载 (4)2.1.3 检修条件下作用在镇墩上的基本荷载 (6)2.1.4校核情况下作用于镇墩的校核荷载（水压试验） (6)2.1.5 荷载组合后的水平、垂直分力 (7)2.1.6 抗滑稳定需要的体积力 (14)2.1.7 镇墩体积及几何尺寸拟定 (15)2.1.8 地基应力及抗滑稳定系数 (16)2.2 ③镇墩结构设计 (19)2.2.1 基本资料 (19)2.2.2 最高水位运行工况下下作用在镇墩上的基本荷载 (20)2.2.3 检修条件下作用在镇墩上的基本荷载 (22)2.2.4校核情况下作用于镇墩的校核荷载（水压试验） (22)2.2.5 荷载组合后的水平、垂直分力 (23)2.2.6 抗滑稳定需要的体积力 (30)2.2.7 镇墩体积及几何尺寸拟定 (30)2.2.8 地基应力及抗滑稳定系数 (31)3．成果分析 (34)++水电站镇墩结构计算书1. 计算总说明1.1 计算的目的与要求本计算书对++水电站技施阶段镇墩结构进行设计。

镇墩设计主要完成的内容有： ⑴ 计算不同工况下镇墩所受的荷载； ⑵ 确定抗滑稳定所需要的体积力；⑶ 根据计算的体积力，拟定镇墩的型式、形状和几何尺寸； ⑷ 校核地基承载力，拟定钢管与镇墩、镇墩与地基间的固结设施。

1.2 依据资料及参考书目⑴《小型水电站机电设计手册》 金属结构 水利电力出版社 1991.8 ⑵《水电站压力钢管设计规范》（SL281-2003）中国水利水电出版社 2003.3 ⑶ ++水电站初设报告第五章（工程布置及建筑物） ⑷ ++水电站招标阶段引水发电系统设计图纸一套 1.3 计算原则与假定⑴ 见附图1《++水电站引水发电系统纵剖面图》，选取②和③镇墩作为计算镇墩，计算不同工况下作用在镇墩上的荷载，在满足抗滑稳定和地基允许承载力的条件下拟定镇墩的结构尺寸；⑵ 假定管道沿程水锤升压成线性变化，管道轴线上任意一点的的水锤升压最大值为：p p rl H H L∆=∆，式中L 表示进水口到钢管末端（蝶阀处）的轴线长度，p l 表示p 点到进水口的轴线长度，r H ∆表示钢管末端水锤升压最大值；（说明：水锤升压最大值利用++水电站初设报告第五章表5.4-4的计算成果。

重力加速度…………………………………………………………………g=9.81 m/s 0.000.25　水平向地震系数………………………………………………………… K H =　综合影响系数…………………………………………………………… C Z =0.00　地震加速度分布系数…………………………………………………… a i =0.000.10 m 伸缩接头外管内径……………………………………………………… D 1=　填料与管壁摩擦系数…………………………………………………… f k =　管壁与支墩接触面的摩擦系数………………………………………… f 0=0.500.50　管轴线上段立面倾角……………………………………………………α1=　管道内径………………………………………………………………… D 0=　闸阀内径………………………………………………………………… D F =　管轴线下段立面倾角……………………………………………………α2=　管道和水的摩擦系数…………………………………………………… f H =　伸缩节填料宽度………………………………………………………… b K =0.350 m 0.000 m 31.00 °　水管直径变化时的最大内径…………………………………………… D 01=　水管直径变化时的最小内径…………………………………………… D 02=9.81kN/m³0.350 m 0.350 m 《泵站》 取水输水建筑物丛书 丘传忻编著 中国水利水电出版社2 设计输入数据　伸缩接头内管内径……………………………………………………… D 2=0.380 m 0.350 m 管道断面中心计算水头………………………………………………… H p =　水的容重………………………………………………………………… γ=26.060 m 17.00 ° 压力钢管镇墩抗滑稳定及地基应力计算1 设计依据和参考资料⑴ 设计依据：《泵站设计规范》GB/T 50265—97 1997年6月2日发布 1997年9月1日实施 《给水排水工程管道结构设计规范》GB 50332—2002⑵ 参考资料：《水泵和水泵站》 山西机械学院 栾鸿儒 主编 水利电力出版社 高等学校教材水锤压力增量……………………………………………………………△H=0.000 m单位管长管内水重其中镇墩上下游管轴方向作用力包括：⑴钢管自重分力A 1；⑵弯管上的内水压力A 2；⑶作用在闸阀上的水压力A 3；⑷管道直径变化段的水压力A 4（本工程无该项作用力）；⑸在伸缩接头边缝处的内水压力A 5；3 荷载计算根据规范C.0.1条，作用于镇墩上的荷载包括：⑴镇墩自重G ；⑵镇墩上下游管轴方向作用力；⑶镇墩上下游垂直管轴方向作用力。

镇墩结构计算书(Excel)分段式压力管道镇墩结构计算书一、设计依据及参考资料（1）设计依据：《水电站压力钢管设计规范》（SL281―2003）（2）参考资料：《水电站》（河海大学刘启钊主编）二、设计基本资料引用流量~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~Q= 8.600m/s水的重度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~γw=0. 98t/m钢材的重度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~γs=7.85t/m上游钢管内径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~D0=1.600m下游钢管内径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ D=1.600m 上游钢管外径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~D1=1.632m下游钢管外径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~D2=1.632m上游伸缩节处的管内径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~D01=1.632m下游伸缩节处的管内径~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~D02=1.632m上游钢管轴线倾角~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ α1=18.450°下游钢管轴线倾角~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~α2 =39.810°上游钢管计算长度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ L1=51.000m下游钢管计算长度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ L2=9.468m镇墩与上游相邻支墩的距离~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~l1=6.000m镇墩与下游相邻支墩的距离~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~l2=6.000m 钢管转弯处的水头~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~H0=138.138m上游伸缩节处的水头~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~H1=121.990m下游伸缩节处的水头~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~H2=144.200m上游计算管段的水头损失~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ hw1=1.000m下游计算管段的水头损失~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ hw2=0.100m伸缩节止水填料与钢管的摩擦系数~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ fk=0.3伸缩节止水填料长度~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ b=0.150m钢管与支墩的摩擦系数~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~f=0.3三、轴向力计算1、钢管自重的轴向分力计算公式：A1=gt.L.sinα式中：gt=(D1 -D0 ). 3.14. γ s/4 γ s 上游(A1') 下游(A1'') 7.85 7.85 L 51.000m 9.468m sinα 0.***-***** 0.***-***** D0 1.600m 1.600m D1 1.632m 1.632m gt 0.637t/m 0.637t/m A1 10.287t 3.863t222、钢管转弯处的内水压力计算公式：A2=D0 .γ w.H0.3.14/4 D0 上游(A2') 下游(A2'') 1.600m 1.600m γ w 0.98t/m 0.98t/m H0 138.138m 138.138m A2 272.050t 272.050t23、伸缩节边缘处的水压力计算公式：A3=(D01 .-D0 ).γ w.H.3.14/4 D01 上游(A3') 下游(A3'') 1.632m 1.632m D0 1.600m 1.600m γ w 0.98t/m 0.98t/m H 121.990m 144.200m A3 9.706t 11.473t2 24、水流对管壁的摩擦力计算公式：A4=D0 .γ w.hw.3.14/4 D0 上游(A4') 下游(A4'') 1.600m 1.600m γ w 0.98t/m 0.98t/m hw 1.000m 0.100m A4 1.969t 0.197t25、温度变化时伸缩节填料的摩擦力计算公式：A5=D01.b.fk.γ w.H.3.14 D01 上游(A5') 下游(A5'') 1.632m 1.632m b 0.150m 0.150m fk 0.3 0.3 γ w 0.98t/m 0.98t/m H 121.990m 144.200m A5 27.568t32.588t6、温度变化时钢管与支墩的摩擦力计算公式：A6=f.(Qp+Qw)cosα f 上游(A6') 0.3 Qp 32.504t Qw 100.440t α 18.450° A6 37.833t7、水在弯管处的离心力计算公式：A7=D0 .γ w.V .3.14/4g2 2式中：gt=（D1-D0）. 3.14. γs/4222、钢管转弯处的内水压力计算公式：23、伸缩节边缘处的水压力计算公式：224、水流对管壁的摩擦力计算公式：25、温度变化时伸缩节填料的摩擦力计算公式：A5=D01.b.fk.γw.H.3.146、温度变化时钢管与支墩的摩擦力计算公式：A6=f.(Qp+Qw)cosα7、水在弯管处的离心力计算公式：A7=D02.γw.V2.3.14/4gD0 上游(A7') 下游(A7'') 1.600m 1.600mγ w 0.98t/m 0.98t/mV 4.279m/s 4.279m/sA7 3.680t 3.680t8、钢管内径变化的(渐缩管)内水压力计算公式：A8=(D0 -D )γ w.H.3.14/4 D0 A8 1.600m D 1.600m γ w 0.98t/m H 138.138m A80.000t2 2四、法向力计算1、管重产生的法向力Qp 计算公式：Qp=gt.L.cosα gt 上游(Qp') 下游(Qp'') 0.637t/m 0.637t/m L 3 3 α 18.450° 39.810° cosα 0.***-***** 0.***-***** Qp 1.814t 1.469t2、水重产生的法向力Qw 计算公式：Qw=gw.L.cosα gw 上游(Qw') 下游(Qw'') 1.969t/m 1.969t/m L 3 3 α 18.450° 39.810° cosα0.***-***** 0.***-***** Qw 5.605t 4.539t五、合力计算1、轴向合力计算(顺水流方向为+)(垂直向下为+) 上游轴向力温度上升温度下降温升上游合力温降上游合力A1' 10.287t 10.287t A2' 272.050t 272.050t A3' 9.706t 9.706t A4' 1.969t 1.969t 363.094t 232.291t A5' 27.568t -27.568t A6' 37.833t -37.833t A7' 3.680t 3.680t下游轴向力温度上升温度下降温升下游合力温降下游合力A1" 3.863t 3.863tA2" -272.050t -272.050tA3" -11.473t -11.473tA4" 0.197t 0.197t -315.731t -250.556tA5" -32.588t 32.588tA7" -3.680t -3.680tA8 0.000t 0.000t8、钢管内径变化的(渐缩管)内水压力计算公式：22四、法向力计算1、管重产生的法向力Qp 计算公式：Qp=gt.L.cosα2、水重产生的法向力Qw 计算公式：Qw=gw.L.cosα五、合力计算1、轴向合力计算(顺水流方向为+)(垂直向下为+)温升∑Y1 温升∑X 温降∑Y1 温降∑X温升上游合力xsinα 1 温升上游合力xcosα 1 温降上游合力xsinα 1 温降上游合力xcosα 1114.911t 344.431t 73.515t 220.351t温升下游合力xsinα 2 温升下游合力xcosα 2 温降下游合力xsinα 2 温降下游合力xcosα 2-202.145t -242.536t-87.234t 101.895t-160.***** -86.902t -192.470t 27.882t2、法向合力计算(垂直向下为+)∑Y2下游合力上游合力(Qp'+Qw')xcosα 1= (Qp''+Qw'')xcosα 2=7.037t 4.615t11.652t六、镇墩设计计算1、抗滑稳定计算计算公式：Kc=fz(∑Y+G)/∑XG=Kc∑X/fz-∑Y抗滑安全系数…………………………………………………… Kc= 1.75 镇墩与地基的摩擦系数…………………………………………… fz= 0.55 G 温升时镇墩需要的重量温降时镇墩需要的重量399.795t 163.964t2、法向合力计算(垂直向下为+)六、镇墩设计计算1、抗滑稳定计算计算公式：Kc=fz(∑Y+G)/∑X G=Kc∑X/fz-∑Y。

***大桥高墩计算分析报告一、工程概况本桥平面位于直线上，桥面横坡为双向2%,纵断面纵坡%。

原桥设计左幅中心桩号为 K64+,共 2 联（3-40） + （3-40）m；右幅中心桩号为 K64+，共 2 联（3-40） + （4-40）m。

上部结构采用预应力砼（后张）T梁，先简支后连续。

下部结构0、6（左幅）、7（右幅）号桥台采用U台接桩基，0 （右幅）号桥台采用U台接扩大基础，2、3、4（左幅）、3、 4、5（右幅）号桥墩采用空心墩接桩基，其余桥墩采用柱式墩接桩基础。

由于施工过程中，施工单位将2、3、4（左幅）、3、4、5（右幅）号桥墩改为圆柱墩接桩基础，且桩基础已于2011年5月终孔。

本次对其高墩进行计算分析。

主要分析结论：1、墩顶纵桥向有约束时，失稳安全系数丫=，墩身稳定性安全。

2、墩顶纵桥向无约束时，失稳安全系数丫 =，安全系数偏小。

本次分析报告提出以下两个方案：方案一：将现有变更D=2.3m圆柱式墩改为*2.3m方柱式墩，以桩帽相接，失稳安全系数丫=，安全性得到提高。

方案二：对本桥进行重新分联，左幅分为三联：40+ （4*40） +40m,右幅分为三联：2*40+ （4*40） +40m,将高墩全部固结，以达到稳定性要求。

从安全性方面考虑，本次分析推荐方案二。

3、施工阶段、使用阶段桥梁墩柱结构验算安全。

4、施工阶段裸墩状态受到顺桥向风荷载对墩身最不利。

建议在施工过程中对墩顶施加水平方向的约束（具体的操作措施可在墩顶设置浪风索，防止墩身在风荷载作用下发生过大的位移）保证墩身的结构安全。

5、根据原桥桥型图3号墩中风化板岩顶部高程，而设计变更文件左幅3号墩墩底高程，左幅4号墩墩底高程，右幅5号墩墩底高程238等，设计为嵌岩桩，请注意桩底高程的控制。

6、本次分析墩身碎按C40考虑，请注意修改相关变更图纸。

以下将对本桥高墩稳定以及结构安全性做详细分析：二、高墩屈曲安全性分析原桥设计左幅中心桩号为K64+,共2联（3-40）+ （3-40）m,上部结构采用预应力砼（后张）T梁，先简支后连续。

某公路桥梁高墩稳定性计算知识讲解公路桥梁高墩的稳定性计算是工程设计中非常重要的一项内容，它关系到桥梁的安全性和稳定性。

下面将对公路桥梁高墩稳定性计算的知识进行讲解。

一、计算前的准备工作在进行桥梁高墩稳定性计算之前，需要完成以下准备工作：1.收集有关设计方案的资料，并了解设计要求和规范要求。

2.确定桥梁的荷载情况，包括静态荷载和动态荷载。

3.进行地质勘察工作，了解桥梁的基础地质情况。

4.确定桥墩的地基承载力。

5.编制计算程序和表格，对计算结果进行记录和汇总。

二、水平力的计算高墩在受到弯矩作用时，会产生一定的水平力。

在计算高墩的稳定性时，需要先计算这个水平力的大小。

水平力的计算公式为：F=M/h其中，F为水平力大小，M为高墩受到的弯矩大小，h为高墩的高度。

三、桥墩稳定性分析在进行桥梁高墩的稳定性计算时，首先需要进行桥墩的稳定性分析。

一般情况下，桥墩的稳定性分析包括以下几个方面：1.倾覆稳定性分析：即桥墩是否会倾覆。

主要是根据桥墩的弯矩大小和地基的承载力来进行判断。

2.滑移稳定性分析：即桥墩是否会滑移。

主要是比较桥墩施加在地基上的垂直力和地基的水平承载力。

3.地基承载力的计算：地基承载力的大小对桥墩的稳定性有重要影响。

地基承载力的计算一般采取极限平衡法或变位法。

4.桥墩的变形控制：桥墩的变形控制是为了确保桥梁在使用寿命内不会发生破坏。

四、稳定性计算方法桥梁高墩的稳定性计算一般采用强度法和变位法。

1.强度法：强度法是指在确定桥墩的稳定性时，根据桥墩的荷载和强度参数，比较各个力和强度的大小，以确定桥墩的稳定性。

计算时，需要计算各个力（如竖向荷载、剪力、弯矩等）的大小，并与桥墩的强度进行对比，以确定其是否满足要求。

2.变位法：变位法是指在确定桥墩的稳定性时，根据桥墩的位移和地基反力之间的关系，计算桥墩的稳定性。

计算时，需要计算桥墩的位移和地基反力，并根据位移和地基反力的关系，判断桥墩是否稳定。

五、计算结果的评价在完成桥梁高墩稳定性计算后，需要根据计算结果进行评价。

0.451.3
860.2135.84
(m 3)
024035.841684.38
300.000.40
14.04
0.6
m
2.72
m 4.4
m 3.191
m 5.5m
计 算 成 果
抗滑稳定安全系数 …………………………………………Kc =抗滑稳定需要的体积力
计算公式：K c =f z (∑Y+G d )/∑X
式中：
由镇墩体积力计算表知，镇墩需要稳定所需的体积为：镇墩体积及几何尺寸拟定镇墩体积V d (m 3)镇墩内弯管半径ρ(m)混凝土容重γb (kN/m 3) 拟定出镇墩尺寸后，算镇墩实际重，带入运行、检修 、校核工况中镇墩抗滑稳定计算中的镇墩重量，并把镇墩相
关尺寸输入镇墩地基应力计算中核地基应力
镇墩最小宽度b=初步计算基础面宽度b 为基础面最小长度l =按裹住弯管及部分直管段要求，基础面长度应取l =
镇墩内钢管水重G W '(kN)
最小基础面积ωd (m 2
)地基允许承载力[σ]d (kPa)地基应力不均匀系数α总垂直力最大值R 1(kN)
按构造要求，钢管两侧混凝土采用0.4D 0，即b'=
注意：蓝色为输入数据，可修改；另外要注意蓝色的文字。

镇墩与地基间摩擦系数…………………………………………fz=
拟定出镇墩尺寸后，算镇墩实际重，带入运行、检修、校核工况中镇墩抗滑稳定计算中的镇墩重量，并把镇墩相关尺寸输入镇墩地基应力计算中核地基应力。

水锤压力增量……………………………………………………………△H=0.000 m 压力钢管镇墩抗滑稳定及地基应力计算1 设计依据和参考资料⑴ 设计依据：《泵站设计规范》GB/T 50265—97 1997年6月2日发布 1997年9月1日实施 《给水排水工程管道结构设计规范》GB 50332—2002⑵ 参考资料：《水泵和水泵站》 山西机械学院 栾鸿儒 主编 水利电力出版社 高等学校教材 《泵站》 取水输水建筑物丛书 丘传忻编著 中国水利水电出版社2 设计输入数据　伸缩接头内管内径……………………………………………………… D 2=0.400 m 0.400 m 管道断面中心计算水头………………………………………………… H p =　水的容重………………………………………………………………… γ=9.81kN/m³0.400 m 0.400 m 100.000 m 30.00 °2.000 m 2.000 m 60.00 °　管道和水的摩擦系数…………………………………………………… f H =　伸缩节填料宽度………………………………………………………… b K =0.130.10 m 管轴线立面转角…………………………………………………………α1=　管道内径………………………………………………………………… D 0=　闸阀内径………………………………………………………………… D F =　管轴线平面夹角…………………………………………………………α2=　水管直径变化时的最大内径…………………………………………… D 01=　水管直径变化时的最小内径…………………………………………… D 02=　伸缩接头外管内径……………………………………………………… D 1=　填料与管壁摩擦系数…………………………………………………… f k =　管壁与支墩接触面的摩擦系数………………………………………… f 0=0.150.60　综合影响系数…………………………………………………………… C Z =1.00　地震加速度分布系数…………………………………………………… a i =　重力加速度…………………………………………………………………g=9.81 m/s 0.100.25　水平向地震系数………………………………………………………… K H =计算公式：单位管长钢管自重　计算管长（上段）……………………………………………………… L 1=　计算管长（下段）……………………………………………………… L 2= 1.3 m 1.3 m 管壁厚度………………………………………………………………… δ=12.0 mm366.56 KN 0.231 m³/s 管道中水的平均流速………………………………………………………V=0.074 m/s 集中在i点的重量…………………………………………………………W i =　管道中流量…………………………………………………………………Q= 其中镇墩上下游垂直管轴方向作用力包括：⑴钢管自重分力Q c ；⑵钢管水重分力Q s ；3.1 单位管长钢管自重q c 和单位管长管内水得q s 计算单位管长钢管自重q c 和单位管长管内水重q s 计算表单位管长管内水重其中镇墩上下游管轴方向作用力包括：⑴钢管自重分力A 1；⑵弯管上的内水压力A 2；⑶作用在闸阀上的水压力A 3；⑷管道直径变化段的水压力A 4（本工程无该项作用力）；⑸在伸缩接头边缝处的内水压力A 5；3 荷载计算根据规范C.0.1条，作用于镇墩上的荷载包括：⑴镇墩自重G ；⑵镇墩上下游管轴方向作用力；⑶镇墩上下游垂直管轴方向作用力。

水电站压力钢管镇墩抗滑稳定及地基应力计算1 设计依据和参考资料 （1）设计依据：《水电站压力钢管设计规范》（SL281—2003） （2）参考资料：《水电站建筑物》（王树人 董毓新主编） 《水电站》（成都水力发电学校主编） 《水电站建筑物设计参考资料》（成都联大、大连理工等院校合编）2 设计输入数据 压力钢管设计引用流量………………………………………………… Q＝15.860m³/s 压力钢管内径 ………………………………………………………… D0＝ 2.000m 压力钢管壁厚 ……………………………………………………………t＝0.018m 压力钢管满负荷时管内流速 ………………………………………… v0＝ 5.048m/s 钢材重度……………………………………………………………… γs＝78.50kN/m³ 水的重度……………………………………………………………… γw＝9.80kN/m³ 镇墩上游段钢管倾角………………………………………………… α1＝50.000° 镇墩上游段钢管倾角………………………………………………… α2＝35.000° 镇墩上游伸缩节至镇墩距离 ………………………………………… L1＝71.055m 镇墩下游伸缩节至镇墩距离 ………………………………………… L2＝ 2.000m 镇墩上游伸缩节中心的计算水头 …………………………………… H1＝25.091m 镇墩下游伸缩节中心的计算水头 …………………………………… H2＝85.563m 镇墩上游端钢管中心的计算水头 …………………………………… H3＝79.522m 镇墩下游端钢管中心的计算水头 …………………………………… H4＝84.415m 镇墩上游段钢管支座的个数 ……………………………………………n＝5个 镇墩上游段钢管支座的间距…………………………………………… l＝12.000m 套管式伸缩节那套管外径 ………………………………………………D1＝2.036m 套管式伸缩节那套管内径 ………………………………………………D2＝2.000m 套管式伸缩节止水盘根沿管轴向长度…………………………………b1＝0.300m 套管式伸缩节止水填料与钢管摩擦系数 ……………………………μ1＝0.3 支座与钢管管壁的摩擦系数 ……………………………………………f＝0.13 荷载计算 根据规范A.1.1条，作用于镇墩上的荷载包括：⑴镇墩自重G；⑵镇墩上下游管轴方向作用力；⑶镇墩上下游垂直管轴方向作用力； 其中镇墩上下游管轴方向作用力包括：⑴钢管自重分力A1；⑵关闭的阀门及闷头上的力A2（本工程无该项作用力）；⑶弯管上的内水压力A3；⑷渐缩管的内水压力A4（本工程无该项作用力）；⑸弯管中水的离心力的分力A8；⑹套管式伸缩节端部的内水压力A 5；⑺温度变化时套管式伸缩节止水填料的摩擦力A 6；⑻温度变化时支座对钢管的摩擦力A 7； 其中镇墩上下游垂直管轴方向作用力包括：⑴钢管自重分力Q s ；⑵钢管水重分力Q w ；（单位管长钢管自重，考虑刚性环等附件的附加重量约为钢管自重的25%）3.1 单位管长钢管自重q s 和单位管长管内水重q w 计算 计算公式：单位管长钢管自重q s 和单位管长管内水重q w 计算表（单位管长管内水重）镇墩上段钢管对镇墩作用力计算表3.2 镇墩上段钢管对镇墩作用力计算()s s t t D q γπ+=025.1ww D q γπ2025.0=3.3 镇墩下段钢管对镇墩作用力计算镇墩下段钢管对镇墩作用力计算表 （管轴向作用力符号：+为钢管下行方向；-为钢管上行方向）3.4 钢管对镇墩总的水平推力∑X、总的垂直力∑Y计算钢管对镇墩总的水平推力∑X、总的垂直力∑Y计算 计算公式：∑∑∑∑-+=112211sin cos cos αααQ AA X ∑∑∑∑∑+++=2112211cos sin sin QQ A A Y ααα4 镇墩抗滑稳定计算 计算公式： 式中：（如果∑X为-，说明水平推力指向上游，镇墩不会向下游滑动）5 镇墩地基应力计算 计算公式：镇墩下游端管中心与镇墩基础面高差 ………………………………………h 2= 1.221m 镇墩基础面长度（顺水流方向）………………………………………………h= 6.377m （镇墩基础面截面模数）镇墩上游端管中心与镇墩基础面高差 ………………………………………h 1= 6.114m 式中：镇墩基础面宽度（垂直水流方向） ………………………………………… b= 5.000m （镇墩基础面积）镇墩上游端管中心与镇墩基础面形心距离 …………………………………l 1= 2.422m 镇墩下游端管中心与镇墩基础面形心距离 …………………………………l 2= 3.189mF、W计算表()∑∑+=XG Y f K WMFG Y ±+=∑σbhF =62bh W =()()()22222221111111111sin cos cos sin sin cos l Q l h A l Q A h Q A M ∑∑∑∑∑∑-+-++--=αααααα地基应力计算成果表。

关于镇墩稳定计算的探讨谭永华;许长红;昌彩霞【摘要】文章针对镇墩计算过程中出现的问题,探讨其解决的方法,以便在镇墩设计工作中达到既满足工程安全需要又经济合理的目的.【期刊名称】《湖南水利水电》【年(卷),期】2011(000)003【总页数】3页(P29-30,33)【关键词】稳定;抗滑移;抗倾覆;基底应力;镇墩【作者】谭永华;许长红;昌彩霞【作者单位】中国水电顾问集团中南勘测设计研究院,长沙市,410014;中国水电顾问集团中南勘测设计研究院,长沙市,410014;中国水电顾问集团中南勘测设计研究院,长沙市,410014【正文语种】中文镇墩是重要的水工建筑物，镇墩的安全与否直接关系到泵站或电站的安全，因此，必须重视镇墩的作用，务必使镇墩保持稳定。

镇墩本身是比较简单的建筑物，但由于埋入其内的压力钢管的布置可能比较复杂，而且由于镇墩所处的地质条件往往变化较大，在诸多不利因素的组合下，可能会使得镇墩的受力非常复杂。

镇墩的稳定计算主要包括抗滑移、抗倾覆、地基承载力和沉降计算四个方面。

经验表明，起控制作用的因素经常是基底应力，而且往往不是由最大基底应力控制，而是由最小基底应力控制。

目前国内没有关于镇墩设计的专用规范，故在工程设计中只能参考《水电站厂房设计规范》、《混凝土重力坝设计规范》、《泵站设计规范》等规范的规定进行设计。

1 力矩的分解在实际设计中，由镇墩上、下游钢管传给镇墩的力矩可能与镇墩主轴不正交或平行，使得镇墩的抗倾覆和基底应力计算复杂化。

笔者认为，将此类力矩分解可以使计算简化。

举例如图1所示：以AB为转动轴进行抗倾覆计算，作用的外力矩有M，M与X轴的夹角为α。

计算时，倾覆力矩应为可以采用等效替代的方法进行分析。

可以用一个集中力F和力臂a，使M=F×a，且集中力F产生的力矩方向与M相同，同时，在截面中心点O处作用一个与集中力F大小相等方向相反的集中力F′，如此，则F和F′的共同作用即等效于 M。