桩柱式桥墩抗震计算V4.0
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圆柱墩模板计算书本标段墩身全部为柱式墩,柱式墩直径1.5m和1.8m两种;最高墩柱21.366m。
柱式墩施工采用翻模分段施工的方法,分段长度为6m,墩柱高度小于6m的一次性浇筑成型。
模板分节高度最大2m。
一、计算依据1、《建筑施工手册》—模板工程2、《建筑工程大模板技术规程》(JGJ74-2003)3、《路桥施工计算手册》4、《钢结构设计规范》(GB50017—2003)5、《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)6、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ025-1986)7、《钢筋混凝土工程施工及验收规范》(GBJ204-1983)8、施工图纸二、设计参数取值及要求1、混凝土容重:26kN/m3;2、混凝土浇注速度:3m/h;3、浇注温度:15℃;4、混凝土塌落度:16~18cm;5、混凝土外加剂影响系数取1.2;6、设计风力:8级风;7、模板整体安装完成后,混凝土泵送一次性浇注。
三、荷载计算1、新浇混凝土对模板侧向压力计算混凝土作用于模板的侧压力,根据测定,随混凝土的浇筑高度而增加,当浇筑高度达到某一临界时,侧压力就不再增加,此时的侧压力即为新浇筑混凝土的最大侧压力。
侧压力达到最大值的浇筑高度称为混凝土的有效压头。
新浇混凝土对模板侧向压力分布见图1。
图1 新浇混凝土对模板侧向压力分布图按照《建筑工程大模板技术规程》(JGJ74-2003)附录B ,新浇筑的混凝土作用于模板的最大侧压力,可按下列两式计算,并取其最小值:式中:F ------新浇筑混凝土对模板的最大侧压力(KN/m 2)。
γc ------混凝土的重力密度(kN/m 3),根据设计图纸取26kN/m 3。
t 0------新浇混凝土的初凝时间(h ),可按实测确定,当缺乏实验资料时,可采用t =200/(T +15)计算,取t 0=5h 。
T ------混凝土的温度(25°C )。
V ------混凝土的浇灌速度(m/h ),取3m/h 。
桩柱式桥梁的墩柱内力计算
1.桩柱式桥梁内力
桩柱式桥梁是一种常见的桥梁结构,其中最重要的部分就是墩柱。
墩柱受外部作用力作用,产生一系列内力,很多情况下需要对墩柱的内力进行准确的计算。
2.墩柱内力的来源
墩柱的内力主要来源于桥梁的荷载侧约束、桥梁的自重、中心封闭桥梁上的剪力以及桥梁施工期间暂时钢筋伸缩产生的力9904。
3.计算方法
计算墩柱内力时,需要对桥梁结构和作用力进行精确的分析。
首先根据桥梁结构和作用力,建立墩柱内力计算所需的数学模型。
根据数学模型,计算出桥梁各部分的墩柱内力,并将结果反映在剪切力相应的桥梁结构及墩柱分析图中。
最后,根据图中结果,计算出桥梁的墩柱内力和中心封闭桥梁的墩柱最大剪力等情况。
4.计算分析
计算桥梁墩柱内力的分析是一件非常繁琐而又复杂的事情,需要牢记墩柱内力来源和计算方法。
在实际计算中,应充分考虑各部分的受力状态,确保桥梁的受力安全,确保桥梁结构的质量。
桩柱式桥梁的墩柱内力计算作者:邵家邦来源:《价值工程》2010年第33期摘要:柱式桥墩由承台、柱式墩身和盖梁组成,墩柱是桥墩的重要组成部分。
本文针对某桩柱式桥梁,对其墩柱进行内力计算。
Abstract: Column pier is made up of pile cap, pier body and cap beam, pier column is an important part of the pier. In this paper, the bridge's pier column of double columns bored pile makes internal force calculation.关键词:桥梁;墩柱;内力;计算Key words: bridge;pier column;internal force;checking中图分类号:TU99 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)33-0040-021基本资料某预应力混凝土T型梁桥,梁长25m,计算跨径24.5m,五梁式四空桥面连续,各墩设置橡胶板式支座,盖梁、墩身、承台及桩都用25号混凝土。
桥面宽11m,分离式桥。
公路I 级,设计抗震基本裂度:八级设防。
2墩柱内力计算2.1 纵向水平力采用集成刚度法进行水平力分配。
①抗顶推刚度计算。
第i号墩墩顶抗顶推刚度:K=式中:单排桩桥墩柱数:n=2;0.8Eh1Ih1:柱的材料为C25混凝土弹性模量与柱的毛截面惯性矩乘积的0.8倍;0.8Eh1I h1=0.8×2.80×107××1.44=4221918.4KN•m2;MH=×=×1.625=2.57×10-6rad/KN•m;HH=1.1457×10-5m/KN;HH=MH=2.57×10-6rad/KN•m;MM=×=×1.751=9.33×10-7rad/KN•m。
桩柱式桥梁的墩柱内力计算1 基本资料某预应力混凝土T型梁桥,梁长25m计算跨径24.5m,五梁式四空桥面连续,各墩设置橡胶板式支座,盖梁、墩身、承台及桩都用25号混凝土。
桥面宽11m分离式桥。
公路I级,设计抗震基本裂度:八级设防。
2 墩柱内力计算2.1 纵向水平力采用集成刚度法进行水平力分配。
①抗顶推刚度计算。
第i号墩墩顶抗顶推刚度:K=式中:单排桩桥墩柱数:n=2;0.8Eh1Ih1 :柱的材料为C25混凝土弹性模量与柱的毛截面惯性矩乘积的0.8 倍;0.8Eh1lh1=0.8 X 2.80 X 107XX 1.44=4221918.4KN•m2MH=x =X 1.625=2.57 X 10 -6rad/KN•m ;HH=1.1457X10-5m/KN;HH=MH=2.5X7 10-6rad/KN•m ;MM X= =X1.751=9.33 X10 -7rad/KN•m 。
其中:0.8Eh2Ih2=0.8 X2.80X107XX 1.54=5566504.78KN•m2;Eh2:桩材料25号混凝土抗压弹性模量Eh2=2.8MPa Ih2 :桩直径1.5m的毛截面惯性矩;m 地基变形系数m=20000KN/m4 b1: 桩的计算宽度b1=0.9 (1.5+1 ) =2.25m;各墩台的刚度为:(0 号墩,h=4;1 号墩,h=5m;2 号墩,h=6m;3 号墩,h=5m;4 号墩,h=4m)。
K1=K3=28428.88;K2=2159.72;K0=K4=38463.76。
②支座抗推刚度。
Knm===13793.10KN/m。
式中:n:—个横排支座个数n=5; A: —个支座的平面面积A=200X400=80000mm;G:橡胶支座剪切弹性模量为I.OMPa; T: 支座橡胶总厚度t=37mm。
在墩上有两排支座并联,并联后刚度2X 13793.10=27586.2 KN/n。
桥梁博⼠V4抗震分析-延性设计-盖梁柱式墩模型基础知识算例⼿册计算报告三合⼀桥梁博⼠V4案例教程抗震分析解决⽅案---延性设计桥梁博⼠V4抗震分析---延性设计⽬录使⽤本资料前应注意的事项 (4)桥梁博⼠V4构件法基本原则 (5)⼀、地震概述 (6)⼆、结构动⼒学基础 (7)三、抗震分析概述 (8)3.1 抗震分析规范 (8)3.2 抗震分析⽅法 (8)3.3 抗震分析名词 (11)3.4 延性抗震设计 (13)四、抗震设计流程 (14)五、实例 (15)5.1 ⼯程概况 (15)5.2 计算参数 (16)5.2.1 采⽤规范 (16)5.2.2 混凝⼟参数 (17)5.2.3 普通钢筋参数 (17)5.2.4 ⽀座参数 (17)5.2.5 恒荷载 (17)5.3 抗震基本要求(对应于CJJ 166-2011第三章) (18)5.4 场地、地基与基础(对应于CJJ 166-2011第四章) (19)六、地震作⽤(对应于CJJ 166-2011第五章) (20)七、抗震分析(对应于CJJ 166-2011第六章) (21)⼋、模型建⽴ (22)8.1 新建项⽬ (23)8.2 总体信息 (23)8.3 结构建模 (25)8.3.1 建模 (25)8.3.2 截⾯ (29)8.3.3 安装截⾯ (30)8.4 钢筋设计 (31)8.4.1 盖梁钢筋布置 (31)8.4.2 桥墩钢筋布置 (32)8.4.3 桩基础钢筋布置 (33)8.5 施⼯分析 (34)8.6 抗震分析 (35)8.6.1 E1地震作⽤验算 (35)8.6.2 E2地震作⽤验算-弹性 (37)8.6.3 E2地震作⽤验算-弹塑性 (38)8.6.4 能⼒保护构件验算 (39)8.7 执⾏计算 (39)九、桥梁动⼒特性分析 (40)⼗、抗震验算(对应于CJJ 166-2011第七、⼋、⼗⼀章) (42)10.1 抗震输出参数 (42)10.1.1 桩基础m法参数 (42)10.1.2 配筋率 (43)10.1.3 塑性铰属性 (44)10.2 E1地震作⽤下抗震验算 (45)10.3 E2地震作⽤下抗震验算 (46)10.4 能⼒保护构件验算 (48)10.5 抗震构造设计 (51)10.6 抗震措施 (51)10.7 结论 (52)使⽤本资料前应注意的事项本资料重点讲述桥梁博⼠V4(Dr.BridgeV4)系统的使⽤⽅法和步骤,⽂中涉及的结构尺⼨和设计数据均为假设,⽤户不能认为是本公司推荐的同类桥梁设计的参考数据;桥梁博⼠系统基于的计算理论、约定的坐标系、单位制以及数据输⼊的格式,这些信息的详细解释⽤户可以查阅随软件提供的帮助⽂件或⽤户⼿册;使⽤桥梁博⼠系统进⾏桥梁结构分析,其结果的正确性取决于⽤户对结构模型简化的合理性和对规范的充分理解;因此使⽤程序之前,⽤户必须充分理解结构受⼒特点,充分理解桥梁博⼠系统的结构处理⽅法;程序的执⾏结果也需要⽤户的鉴定;本资料使⽤的符号均与系统⽀持的规范⼀致,具体的含义请参考有关规范。
桩 柱 式 桥 墩 抗 震 计 算V4.0数据输入:
1、基本数据及地质资料
桥梁名称K88+888毛不拉昆对沟大桥
桥梁抗震设防类别B'
地震动峰值加速度0.2g
区划图上的特征周期0.35s
场地土类型3
地基土的比例系数10000kN/m4
2、上部构造数据
一联桥孔数5孔
一孔上部结构重力3800kN
3、桥墩数据
4、支座数据
一座桥墩上板式橡胶支座的数量8个一个板式橡胶支座的总厚度0.084m 支座垫石的厚度0.166m 一个板式橡胶支座的面积0.126m2
计 算 V4.0
说明 :
B'为“高速公路、一级公路上的特大桥、大桥”
B为“高速公路、一级公路上的中桥、小桥,二级公路上的特大桥、大桥”
C为“二级公路上的中桥、小桥,三、四级公路上的特大桥、大桥”
D为“三、四级公路上的中桥、小桥”
0.05~0.40
0.35、0.40、0.45
1为“Ⅰ类场地”,2为“Ⅱ类场地”,3为“Ⅲ类场地”,4为“Ⅳ类场地”,
2~10
不等跨桥输入为‘一联上部结构的总重力/桥孔数’
20~50
1为“R235”,2为“HRB335”,3为“HRB400”,4为“KL400”
20~50
1为“R235”,2为“HRB335”,3为“HRB400”,4为“KL400”
≥0.06m
不包括盖梁高度
≥12mm
≥0.8m
≥16mm
包括橡胶层和钢板总厚度。
桥梁博士V4 抗震分析解决方案➢前言➢第一章:抗震分析---计算功能➢第二章:抗震分析---分析示例➢第三章:抗震分析---规范验算➢结语➢我国是地震多发国家。
2008年汶川地震以来,全社会对建设工程地震安全性提出了更高的要求,抗震减灾工作日益受到重视。
➢桥梁工程作为交通网络的枢纽工程,其抗震性能关系到整个交通生命线的畅通与否,进而直接影响抗震救灾和灾后重建工作的大局。
➢研发成果:桥梁博士V4在研发时,针对抗震分析对国内各种的规范和理论进行了系统研究,并积极吸取国内近年来的工程实践成果,为桥梁的抗震分析和计算建立了一套系统的解决方案。
➢振幅➢频谱特性➢持时1.地震动的工程特性➢牛顿第二定律:F=ma➢结构周期:T=2πmk ;结构频率:f=1T➢达朗贝尔原理(D’Alembert):f I(t)+f D(t)+f S(t)=p(t) 2.基本物理公式桥梁抗震基本概论3.➢抗震设计思想:‘小震不坏、中震可修、大震不倒’。
➢抗震设防标准:两水准设防、两阶段设计。
(公路市政)共计5本:➢«CJJ 166-2011 城市桥梁抗震设计规范»➢«JTG/T B02-01-2008 公路桥梁抗震设计细则»➢«JTG B02-2013 公路工程抗震规范»➢«GB 50111-2006 铁路工程抗震设计规范»➢«GB 50909-2014 城市轨道交通结构抗震设计规范»4.抗震分析国内规范PS :本资料以城市及公路桥梁抗震设计规范为主进行介绍。
5.抗震分析方法分析方法适用范围说明静力法弹性静力法刚性结构仅对可视为刚体的结构有效,如桥台。
缺点:忽略结构动力反应。
*Pushover分析复杂桥梁设计一般不采用,多用于抗震性能评估,可计算非线性反应的需求和能力。
规范一般用于计算E2地震作用下桥墩墩顶容许位移以及求解能力保护构件设计内力(超强弯矩)的主要方法。
第三节桩柱式桥墩的计算桩柱式桥墩的计算包括盖梁和桩柱两部分.一、盖梁计算1、计算图式(1)盖梁的刚度与桩柱的刚度比大于5时a、双柱式桥墩接简支梁或悬臂梁计算;b、多柱式桥墩,按连续梁计算。
(2)当盖梁计算跨径与梁高之比,对简支梁小于2,对连续梁小于2.5时,按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)附录六作为深梁计算。
(3)当盖梁的刚度与桩柱的的刚度比小于5,或桥墩承受较大横向力时,盖梁应作为横向框架的一部分进行验算。
(4)当盖梁的跨高比L/H>5时,按钢筋混凝土一般构件计算。
2、作用主要有上部结构恒载,支座反力、盖梁自重洫荷载(含冲击力及人群荷载)3、计算方法公路桥梁桩柱式墩大多采用双柱式,且盖梁与桩柱的刚度比往往大于5,所支通常都按简支梁或双悬臂梁计算,内力计算时,控制截面的一般在支点和跨中,作用纵横向分布的影响可参照配式简支梁梁的肋内力计算方法予以考虑。
(1)作用纵向分布的考虑:汽车荷载,由上部结构通过支座传递给桥墩,所以计算时,首先作盖梁计算截面处上部结构支点反力影响线,然后考虑最不到作用效应,即可求得相应最大支座反力。
(2)作用横向分布影响:首先作出盖梁控制截面的内力横向影响结,然后考虑最不利作用效应。
当计算跨中正弯矩时,汽车荷载对称布置,当计算支点负弯矩时,汽车荷载非对称布置。
4、注意事项(1)盖梁内力计算时,可考虑桩柱支姑宽度对削减负弯矩尖峰的影响。
(2)桥墩沿纵向的水平力及当盖梁在纵桥向设置有两排支座时产生的上部结构汽车荷载力将对盖梁产生扭矩,应予以考虑。
二、桩柱的计算桩柱式桥墩一般分刚性和柔性两种,刚性桩柱式桥墩计算方法法同重力式桥墩,柔性桩柱式桥墩受力与桥梁整体结构类型有关,目前国内橡胶支座应用较普遍,这种支座在水平力作用下可有微小的水平位移,一般按在节点处设水平弹簧支承的计算图式,如图5-2-9所示。
1、外力计算应考虑桥墩桩柱上的永久作用反力、盖梁的重量及桩柱自重;桩柱承受的汽车荷载按设计荷载进行最不利加载计算,最后经作用效应组合,图5-2-9 梁桥柔性桥墩计算图式求得最不利的作用效应,桥墩的水平力有温度作用下支座的摩擦阻力和汽车制动力等。
(一) 设计资料1、基本数据及地质资料桥梁抗震设防类别B'类
地震动峰值加速度 A =
0.10g 区划图上的特征周期0.35
s
ξ =
0.05场地土类型Ⅲ类场地地基土的比例系数m =
10000
kN/m 42、上部构造数据一联桥孔数2一孔上部结构重力29061.63
kN
3、桥墩数据柱混凝土强度等级C50柱主筋种类HRB400柱主筋保护层0.15m
桩基混凝土强度等级C30桩基主筋种类HRB400桩基主筋保护层
0.1
m
4、支座数据
一座桥墩上板式橡胶支座的数量n s =2板式橡胶支座的厚度t =
0.03m 支座垫石的厚度
m
K88+888毛不拉昆对沟大桥桩柱式桥墩抗震计算
阻尼比
一个板式橡胶支座的面积A r =0.1257
m 2
5、技术标准与设计规范
1)中华人民共和国行业标准《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2004)
2)中华人民共和国行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)3)中华人民共和国行业标准《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63—2007)4)中华人民共和国行业推荐性标准《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01—2008)
(二) 恒载计算1、一孔上部恒载重力29061.63
kN
2、下部恒载重力
(三) 水平地震力计算
1、E1地震作用下顺桥向水平地震力计算
1)上部结构对板式橡胶支座顶面处产生的水平地震力
式中:
S max (5.5T+0.45)
T <0.1s 相应水平方向的加速度反应谱值
S = S max
0.1s≤T≤T g S max (T g /T)
T>T g
水平设计加速度反应谱最大值S max =2.25C i C s C d A 其中:抗震重要性系数C i =0.5 场地系数C s = 1.3 阻尼调整系数
C d = 1.0 水平向设计基本地震动加速度峰值 A =0.98m 2/s
∴S max = 1.4特征周期
T g =
0.45
s 对于板式橡胶支座的梁桥基本周期T 1 =2π/ω1
E ihs =
其中:
ω12
=g
G
S
k k sp
h n
i itp
itp
/1
1
∑
=tp
sp sp tp sp tp sp tp G G K K G G G K K K G G K K K G g
2}4])({[)(2
/1212211211-++-++∑=n
i is
k
1
一联全部板式橡胶支座抗推刚度之和K 1 =相应于一联上部结构的桥墩个数n =1
其中:第i号墩上板式橡胶支座数量n s =2 板式橡胶支座的动剪切模量G d =1200kN/m 2 板式橡胶支座面积A r =0.1257m 2 板式橡胶支座橡胶层总厚度∑t =0.02m ∴
k is =15084.0kN/m K 1 =
15084.0
kN/m
一联桥墩墩顶抗推刚度之和K 2 =
一座桥墩墩顶抗推刚度之和
k ip =3IE/l i 3
支座垫石+支座厚度 =
0.03
m
E c2 =34500
MPa E c1 =
30000
MPa
桩惯矩
I 1 =
4/64
K 2 =
3218871.6kN/m 一联上部结构的总重力
G sp =
58123.26
kN
桥墩对板式橡胶支座顶面处的换算质点重力G tp =G cp +ηG p
一座桥墩板式橡胶支座抗推刚度k is =桩采用C30混凝土,则柱采用C50混凝土,则∑=n
i is
k
1∑
∑=s
n j r d t
A G 1∑=n
i ip
k
1
墩身重力换算系数
η =0.16(X f 2+2X f/22+X f X f/2+X f/2+1)
顺桥向作用于支座顶面的单位水平力在支座顶面处的水平位移为
X d =X 0-φ0l 0+X Q
其中:
故
2)墩身自重在板式支座顶面的水平地震荷载
抗震重要性系数C i = 1.7
(四) E1地震作用下墩柱截面内力及配筋计算(柱底截面)
1、荷载计算
2、荷载组合(单柱)
3、截面配筋计算
偏心矩增大系数η =由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)附录C有f cd =22.4MPa f sd ' =
330
MPa
ρ =配筋率
2
12000)(/14001ξξh
h e +
Dgr
Ce Ae Br f f sd cd --⋅
00
'
(五) E1地震作用下一般冲刷线处桩截面内力及配筋计算1、荷载计算
2、荷载组合(单桩)
3、截面配筋计算
偏心矩增大系数
η =2
12
00
0)(/140011ξξh h e +
式中:
由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)附录C有f cd =13.8MPa f sd ' =
330
MPa
ρ =配筋率
Dgr
Ce Ae Br f f sd cd --⋅
00
'
(六) E1地震作用下桩身截面内力及配筋计算
1、内力计算
1)作用于地面处(或一般冲刷线处)单桩顶的外力为
A3、B3、C3、D3由《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007)表P.0.8查得,计算见下表
桩 身 弯 矩 M y 计 算
故
2、截面配筋计算
偏心矩增大系数η =式中:
由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)附录C有f cd =13.8MPa f sd ' =
330
MPa
ρ =配筋率
2
12000)(/14001ξξh
h e +
Dgr
Ce Ae Br f f sd cd --⋅
00
'
(七) E2地震作用下支座验算
1、支座厚度验算
橡胶片剪切角正切值tanγ = 1.0
E2地震作用效应和永久作用效应组合后橡胶支座顶面相对于底面的水平位移
X0 =E hzb∑t/(n s G d A r)其中:板式橡胶支座橡胶层总厚度∑t =0.02m
一座桥墩上板式橡胶支座的数量n s =2
板式橡胶支座的动剪切模量G d =1200kN/m2
板式橡胶支座面积A r =0.1257m2
2、支座抗滑稳定性验算
支座的动摩阻系数(与钢板)μd =0.10
(八) 计算结果汇总
(6.7.4-1)
(5.2.1)
(5.2.2)表3.1.4-2表5.2.2
5.2.4
表5.2.3
(A.2.2)
(A.2.1)
(6.7.4-3)
表3.1.4-2
30
3D EI H α+。