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重庆破桩头墩台作用效应组合

futao 拆除工程 2019-04-17 602 0
川渝拆除17713551981

重庆破桩头墩台作用效应组合

作用于墩台的作用种类繁多,针对某验算项目,很难估计出哪一种组合最不利。拱桥墩台与梁式桥墩台虽有共同之处,但也具有很大的差异。所以,以下按梁桥和拱桥分别说明其作用效应组合特点。

1.梁、板式桥墩台作用效应组合

(1)梁、板式桥桥墩

第一种组合:按在桥墩各截面和基础底面可能产生最大竖向力的状况组合。此时汽车荷载应为两跨布载,集中荷载布在支座反力影响线最大处。若为不等跨桥墩,集中荷载应布置在大跨上支座反力影响线最大处,其他可变作用方向应与大跨支座反力作用效果相同[图1-8a)]。它是用来验算墩身强度和基底最大压应力的。

第二种组合:按在桥墩各截面顺桥方向上可能产生最大偏心距和最大弯矩的状况组合。

此时应为单跨布载。若为不等跨桥墩,应大跨布载。其他可变作用方向应与汽车荷载反力作用效果相同[图1-8b)],它是用来验算墩身强度、基底应力、偏心距及稳定性的。第三种组合:当有冰压力或偶然作用中的船舶或漂流物作用时,按在桥墩各截面横桥方向可能产生与上述作用效果一致的最大偏心距和最大弯矩的状况组合。此时顺桥向应按第一种组合处理,而横向可能是一列靠边布载(产生最大横向偏心距);也可能是多列偏向或满布偏向(竖向力较大,而横向偏心较小)[图1-8c)]。该组合是用来验算横桥方向上的墩身强度、基底应力、横向偏心距及稳定性的。

图1-8梁板式桥桥墩荷载组合示例

图1-8梁板式桥桥墩荷载组合示例

(2)梁、板式桥桥台

计算重力式桥台所需考虑的作用,基本与桥墩一样,只不过纵横向风力、流水流冰压力、船舶或漂流物的撞击力等可不考虑,而相应对台后填土压力等则要着重考虑。桥台只作顺桥方向验算,除作整体验算外,其各结构部分(如侧墙或耳墙)还应独立进行作用组合验算。一般梁、板式桥重力式桥台汽车荷载可按以下三种情况布置。

第一种:汽车荷载仅布置在台后填土的破坏棱体上[图1-9a)](此时根据《公桥通规》规定,以车辆荷载形式布载)。

第二种:汽车荷载(以车道荷载形式布载)仅布置在桥跨结构上,集中荷载布在支座上[图1-9b)]。

第三种:汽车荷载(以车道荷载形式布载)同时布置在桥跨结构和破坏棱体上[图1-9c)],此时集中荷载可布在支座上或台后填土的破坏棱体上。

图1-9梁、板式桥桥台作用组合图示例

图1-9梁、板式桥桥台作用组合图示例

(3)关于现《公桥通规》对桥台汽车荷载布载规定的讨论

《公桥通规》4.3.1条规定:桥梁结构的整体计算采用车道荷载;桥梁结构的局部加载,涵洞、桥台和挡土墙土压力等的计算采用车辆荷载。

桥台设计布载工况一般有三种情况:一种是桥上布载台后无载;另一种是台后布载桥上无载;第三种是桥上台后同时布载。现行规范车辆荷载的概念只是一辆重车,没有车距和车队的规定,而当桥上布载时,如果只布车辆荷载,则随着桥梁跨度的增大而计算的支反力要比车道荷载计算结果偏小,是不安全的。而实际上,计算桥台受力时,桥上布载与桥墩一样,都是计算支反力,桥墩也存在一孔布载情况,同属整体计算,应采用车道荷载。而对台后布载,主要是计算汽车引起的土侧压力,台后路堤填土破坏棱体长度有限,应采用车辆荷载计算。对桥上台后同时布载情况,建议仍然采用车道荷载,以集中力作用在桥上或台后来寻求最不利状况。具体桥台计算汽车荷载类型的比较见表1-16。

桥台计算汽车荷载类型比较表表1-16

桥台计算汽车荷载类型比较表表1-16

注:跨径20m以下的桥台计算,桥上可用车辆荷载。

重力式梁、板式桥桥台一般向桥孔方向偏移为不利,按上述第一、三种布载控制设计,此时台后填土按尚未压实考虑;对埋置式桥台三种情况都可能会产生不利情况,此时当验算向路堤侧偏心时,台后填土按已压实土考虑。

2.拱桥墩台作用效应组合

(1)拱桥桥墩

由于拱桥是一种超静定推力结构,所以计算拱桥墩台的各种作用和效应组合要比梁板式桥墩台复杂,需加以注意。

顺桥方向验算的作用及其组合,对于普通桥墩应为相邻两孔的结构重力,在一孔或跨径较大的一孔满布汽车荷载(集中荷载布在影响线最大处),尚可有其他可变作用中的汽车制动力、纵向风力、温度影响等参与组合,并由此对桥墩产生不平衡水平推力、竖向力和弯矩(图1-10)。对于单向推力墩则只考虑相邻两孔中跨径较大一孔的结构重力的作用力。

图1-10不等跨拱桥桥墩受力示意图

图1-10不等跨拱桥桥墩受力示意图

图1-10中的符号意义如下:

G——桥墩重力(含直接作用墩上的上部结构重力);

Q——水的浮力;Va、—一相邻两孔拱脚因结构重力产生的竖向反力;

V%——与汽车荷载产生的H,最大值相对应的竖向反力;

——由桥面处制动力Hv引起的拱脚竖向反力,Vr=Hf/L;

H。、H'一不计弹性压缩时在拱脚由结构重力引起的水平推力;

AHa、A'一由结构重力产生弹性压缩所引起的拱脚水平推力,AH。与△以方向相反;

H——在相邻两孔中较大的一孔上由汽车荷载引起的拱脚最大水平推力;H,——制动力引起的在拱脚处的水平推力,按两个拱脚平均分配计算,A,=H,/2;

H.、H——温度变化引起的拱脚处的水平推力(图中所示为温度上升时的方向,温度降低时则方向相反);

H.、一拱圈材料收缩引起的拱脚水平拉力;

Ma、Mg——结构自重引起的拱脚弯矩;

M。—一由汽车荷载引起的拱脚弯矩,由于它主要按H,达到最大值时的荷载布置计算,故产生的拱脚弯矩很小,一般可以忽略不计;

M、M'——温度变化引起的拱脚弯矩;

M、M-——拱圈材料收缩引起的拱脚弯矩;W——墩身纵向风力。

对于具有受强偶然作用的径公路桥梁(强流冰、通航性河流船舶撞击、强地震区),要进行横桥方向验算,而对于大跨径拱桥,还要进行横桥方向的稳定性验算,其作用组合,除双跨偏载(偏向下游侧)布置汽车车道荷载外(以拱脚产生最大竖向反力为最不利),其他作用还有风力、流水压力、冰压力、船舶或漂流物撞击、地震作用等参与组合。

(2)拱桥桥台

拱桥重力式桥台一般根据拱的跨径、矢跨比、路堤高度等情况,按以下两种状况布置汽车荷载进行作用效应组合。

第一种:桥上满布车道荷载,集中荷载布在水平推力影响线最大处,使拱脚水平推力H。

达到最大值,温度上升,制动力向路堤方向,台后按压实土考虑土侧压力,使桥台有向路堤方向偏转的趋势[图1-11a)]。

第二种:台后破坏棱体上布车辆荷载,制动力向桥跨方向,桥跨上无汽车荷载,温度下降,台后按未压实土考虑土侧压力,使桥台有向桥跨方向偏移的趋势[图1-11b)]。

a)向路堤方向偏转的受力图示

a)向路堤方向偏转的受力图示

b)向桥跨方向偏转的受力图示

b)向桥跨方向偏转的受力图示

图1-11拱桥桥台荷载组合图示


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