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​墩台顶帽的验算

futao 桥梁拆除 2019-04-18 891 0
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墩台顶帽的验算

(一)梁式桥重力式墩台顶帽局部承压验算

染式桥重力式墩台顶帽局部承压验算,主要按墩台帽支座垫板下的混凝土在支座最大竖向力作用下局部承压区的截面尺寸计算,其公式为:

YoNa≤0.9BfaA:

式中:N,——局部受压面积上轴向力设计值;

f..——混凝土轴心抗压强度设计值,按《公坛桥规》表3.3.2采用;

B——局部承压强度提高系数,按B=√A./A计算;

A.——局部承压时的计算底面积,按图2-59确定:

A,——混凝土局部承压面积。

图2-59A.计算示意图

图2-59A.计算示意图

yo按《公桥通规》规定为桥梁的重要性系数,对应于设计安全等级按一级、二级和三级分别取1.1、1.0和0.9;桥梁的抗震设计不考虑结构的重要性系数,后文均以此采用,不再赘述。

(二)拱桥墩台台口截面直接抗剪强度验算

当拱桥桥墩相邻两孔恒载推力不等,或施工中出现单向推力等情况,桥台承受单向推力时,需要验算台口截面的直接抗剪强度。

(2-9)(2-9)

式中:

V.——剪力设计值;

A——受剪截面面积;

fa——砌体或混凝土抗剪强度设计值,按《公与桥规》表3.3.2、表3.3.3-4和表3.3.43采用;

u——摩擦系数,采用u;=0.7;

N.——与受剪截面垂直的压力标准值。

(三)桩柱式墩台顶帽——盖梁计算

桩柱式墩台顶帽即为盖梁,现都简化为一根钢筋混凝土梁的图示计算。

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范》(JTGD62-2004)(以下简称《公钢混桥规》)规定盖梁计算的相关内容如下:

(1)墩台盖梁与柱应按刚构计算。

(2)当盖梁与柱的线刚度(EI/1)之比大于5时,双柱式墩台盖梁可按简支梁计算;多柱式盖梁可按连续梁计算(E、J、1分别为梁或柱混凝土的弹性模量、毛截面惯性矩、梁计算跨径或柱计算长度)。

钢筋混凝土盖梁,其跨高比lVh>5.0时,按一般钢筋混凝土构件计算。当跨高比为:简支梁2.0<l/h≤5.0,连续梁或刚构2.5<lVh≤5.0时,《公钢混桥规》规定,应按深受弯构件的短梁计算。由于深受弯构件的截面计算不同于一般受弯构件,根据简支梁和连续梁加载以后跨中截面和中间支座截面的应变分布和开裂后平均应变分布,以及有限元分析和结构实测数据可知,当l/h≤5时,不符合平截面假设;根据梁的受剪试验,l/h≤5的梁不会出现斜拉破坏;根据弹性分析,当l/h≤5时,剪切变形对梁的挠度的影响仅在7.8%左右,可以忽略不计。基于上述原因,属于深受弯构件的短梁,应按《公钢混桥规》8.2.4~8.2.9条规定的相关公式进行计算(在此不作详细介绍)。

计算盖梁内力时,可考虑墩柱支承宽度的影响。

根据盖梁计算时应考虑的问题,分为以下几个方面加以介绍。

1.作用的特点及计算

作为梁式桥,上部结构的结构重力与汽车荷载是在主梁位置通过支座,以集中力的形式作用于盖梁上,所以作用的作用位置是固定的,而其作用力的大小,随着汽车横向布置不同而变化。汽车横向布置则是依据盖梁验算截面产生最大内力的不利状况而确定。这样,就涉及将汽车荷载如何在横桥向分配至各主梁上,这种横向分配与主梁结构计算时的横向分配是不同的,分配合理与否直接影响盖梁设计的安全度。

一般计算盖梁时汽车横向布置及横向分配系数计算可做如下考虑:

(1)单柱式墩台盖梁在计算盖梁支点负弯矩及各主梁位置截面的剪力时,汽车横桥向非对称布置(即按规范要求靠一侧布置),横向分配系数按偏心受压法计算[图2-60a)]。

(2)双柱式墩台盖梁在计算盖梁柱顶处负弯矩时,汽车横桥向采用非对称布置,横向分配系数采用偏心受压法计算;在计算盖梁跨中正弯矩时,汽车横桥向采用对称布置,横向分配系数采用杠杆法计算[图2-60b)、c)]。

(3)多柱式墩台盖梁汽车横桥向要按盖梁各控制截面内力影响线来布置,横向分配系数采用杠杆法计算;同时要注意由于多柱式墩台上部桥面比较宽,人行道亦相应较宽,边梁可能是在人行道下,所以应注意由于杠杆法计算横向分配系数边梁偏小,而用非对称布置偏心受压法又对边梁计算偏大的问题。

图2-60盖梁计算汽车横向布置(尺寸单位:cm)

c)双柱式对称布载

图2-60盖梁计算汽车横向布置(尺寸单位:cm)

对于上部结构为桁架拱的墩台盖梁和拱上建筑横桥向为排架柱的盖梁,也应按上述要求考虑汽车荷载横向布置和分配。

2.盖梁内力计算时墩柱支承宽度影响的考虑由于支承盖梁的墩柱面积较大,简化成点支承使盖梁内力计算偏大而显得太保守,所以规范规定应考虑支承宽度影响。

(1)负弯矩削峰。在计算盖梁柱顶截面负弯矩时,可采用负弯矩包络图在柱顶处削峰的方法减小负弯矩值。削峰宽度理论上认为方柱时为柱宽b,圆柱时为

0.8d(d为直径)。但支承宽度对内力的影响除与柱宽有关外,还与盖梁跨度、高度和宽度有关,这是一个很复杂的问题,考虑墩柱尺寸小于盖梁尺寸,建议在实际设计时,方形柱取0.9b,圆形柱取(0.6~0.8)d(图2-61)。

(2)正弯矩减小跨径。按简支梁计算的盖梁,其计算跨径应取l和1.15l两者较小值,其中l.为盖梁支撑中心之间的距离,1。为盖梁的净跨径。在确定盖梁的净跨径时,圆形截面柱可换算为边长等于0.8倍直径的方形截面柱。

图2-61盖梁负夸矩消峰图示

图2-61盖梁负夸矩消峰图示

(3)对缩头墩,悬臂长按I”=l,+Al,计算,l,为墩身范围外净悬臂长度;Al,假定为嵌固深度,Al,=÷R(或b)(图2-62)。

3.活载的冲击系数

盖梁计算时,主梁传下的活载均应考虑冲击系数。

4.盖梁的抗扭验算

当汽车在单孔偏载作用并制动时,或桥台桥孔侧汽车制动时,均能使盖梁悬臂端根部受到扭矩作用。

目前对弯扭构件,一般分别按受弯和受扭构件计算配筋。

图2-63所示受力状况其扭矩组合设计值各种作用效应要求,进行如下计算,即:

图2-62缩头墩支撑宽度示意图

图2-62缩头墩支撑宽度示意图

图2-63益梁抗扭验算图示

图2-63益梁抗扭验算图示

(2-10)(2-10)

式中:T。—扭矩组合设计值;

y.—不等跨时悬臂段上部结构重力作用效应的分项系数,取1.2;

Yo——汽车荷载效应的分项系数,取1.4;

Yo——汽车制动力作用效应的分项系数,取1.4;

ec.—一种其他可变作用(汽车制动力)参与组合时的组合系数,取0.8;R1、

R,——不等跨时悬臂段主梁支座恒载反力;ei、

e;——不等跨时主梁支座的偏心距;

R,——在悬臂段主梁的汽车荷载反力;

u—一冲击系数;

T,——在悬臂段上主梁分配的水平力

d——制动力作用点至盖梁顶面高度;

h——盖梁悬臂段根部的高度。

对桥台盖梁还要考虑盖梁在悬臂段受到的土压力。

5.盖梁施工验算

当需要在盖梁上架设施工设备时,应根据施工吊装的荷载进行盖梁内力计算。

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