墩台计算

混凝土钢管拱桥墩台设计计算

1拱桥（轻型）桥台

对于拱桥重力式U形台的计算，假定桥台不能发生水平位移，水平推力有桥台自重和后台填土的主动压力平衡。但对于轻型桥台，在水平推力的作用下，桥台将绕基底重心产生一定转动，因而路堤对台背和土基对基底均产生土的弹性力。外力作用由桥台自重、台后填土的静止土压力和土的弹性力平衡。轻型桥台的计算利用了后台土抗力的有利影响，但桥台位移导致的主拱内力增加不容忽视。

（1）基本假定

. d2 |/ H- p8 w, _4 b1. 桥台只绕基底转动而无滑动；

) S- Q: \# w# y$ j  `, H/ h2 t) h2. 后台计算土压力是由后填土的静止土压力和位移引起的土的弹性力组成；

3. 桥台刚度大，不及变性。

（2）静止土压力

任意高度 处的静止土压力强度
. k1 h" s3 z% |9 v4 X= ；作用在台口出的集中力 /3

作用于台身部分的总的静止土压力

( E  J* r# G" K* R. s& O; Z$ q
' C2 d* H& Q2 f7 @" u8 z% k: Z! L. ]
6 n; ^  @- m% {: `6 y; `# i1-1

—— 土的重度；

—— 台口出的静止土压力的强度；

—— 压实土的静止土压力系数。

（3）土的弹性抗力强度

1-2

f —— 拱的计算矢高；

—— 作用于桥台的所有力对基底重心的力矩；

) q/ Y- S3 T& K9 m& Q —— 基地截面的惯性矩；

$ I% M1 `, t( Y+ { —— 桥台的高度

) b3 R6 Q: @6 N, d0 f! mk 、 —— 分别为台背土和地基土的弹性抗力系数。

2拱桥桥墩

⑴ 截面验算

桥墩一般为偏心受压构件，截面的强度验算采用分项安全系数的极限状态设计，在最不利荷载组合作用下，控制截面的荷载效应值应小于等于结构的抗力效应设计值，即

4 Y# p5 ^# F* e$ S' p% z5 t; i* H
+ i/ m- v' {  _$ A1 M

2-1

—— 荷载效应函数

—— 结构抗力效应函数

—— 材料或砌体的极限强度

——结构重要性系数（桥跨l＜50m,取1.00；50m≤l≤100m，取1.03；100m＜l，取1.05）

——荷载安全系数，结构自重产生的效应与汽车产生的效应同号时， =1.2；相反时， =0.9；其它荷载时， =1.4

——材料或砌体的安全系数

Q —— 荷载结构上产生的效应

Ψ—— 荷载组合Ⅰ，Ψ=1.00；组合Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，Ψ=0.80；组合Ⅴ，Ψ=0.77。

—— 结构的几何尺寸

桥墩验算截面的选择，对于矮桥桥墩，通常只验算墩身底截面；对高桥桥墩，应多选几个截面进行截面验算，一般可相距2～3m取一截面。桥墩截面内力，纵向合力∑N,水平力和∑H,弯矩∑M。偏心距 = 不应超过规定值，若超过时，按下式确定截面尺寸：

               
; @0 D7 a' t2 ^4 S; p0 H
8 v- i0 Z- v% c5 m. z) `8 }2-2

—— 按（4-2）计算的纵向力

W
—— 截面受拉边缘的弹性抵抗矩

—— 受拉边层的弯曲抗拉极限强度

当拱桥的相邻两孔推力不等时：

2-3

—— 材料抗压强度极限

（2）稳定性验算

1.倾覆稳定性验算

& N+ b5 O2 m+ u1 P% W1 _0 v抗倾覆稳定性系数

+ m: b* K* y9 j( F% _) W; I2-4

8 ?5 L8 v2 `2 n; V# P
—— 稳定力矩

' I6 i9 i3 G6 ?9 b6 {
$ m+ J! p1 l' b) n0 u) \—— 倾覆力矩

2.
抗滑稳定性验算

抵抗滑动稳定性系数

- Y7 t' W, v* A
, T5 l5 Q" q1 U+ ?; P9 \: U3 \3 w2-5

f —— 基础底面与地基土之间的摩擦系数