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钢筋混凝土薄壁桥台设计计算与应用

胡光艳  
【摘要】:随着交通运输业的高速发展,高速公路建设日益广泛,桥梁在高速公路中占有很重要作用。在跨越设计流量不大,或是立交桥通道等小跨径桥梁中,薄壁式墩台有其较大的优越性:薄壁桥台受力合理,工程数量少;可以满足各种地基承载力要求,且施工中基坑开挖土方量少;跨越能力较大,不受放坡限制,节约孔径,充分利用桥下净跨;而且桥型轻巧美观,易于施工等特点。本文主要对薄壁桥台进行了计算,具体计算实例为扩大基础薄壁台。 扩大基础薄壁桥台受力主要特点: 1、利用上部构造及下部构造的支撑梁作为桥台的支撑,以防止桥台向跨中移动。 2、整个构造物(扩大基础薄壁桥台)为四铰刚构系统。 3、台身按上下铰接支撑的简支竖梁承受水平力和竖向力。 扩大基础薄壁桥台具体从以下几个方面进行计算: 台在侧向土压力作用下台身作为竖梁进行截面强度计算 在桥台作为竖梁计算时,首先,最不利布载方式为:将荷载布置在台背的路堤填土破坏棱体上,车辆荷载和填土对台身产生土压力,桥台在土压力作用下产生弯矩、剪力,以及桥梁验算截面以上上部构造和桥台自重产生的支反力,在最不利荷载组合下,验算截面强度,包括偏心受压强度计算、受弯截面强度验算;其次,验算稳定性,验算偏心受压弯曲平面内的纵向稳定、验算中心受压非弯曲平面内的纵向稳定;第三,进行配筋验算,将桥台作为受弯构件,承受上部台身的恒载及活载,还承受台背土压力产生的弯矩,在最不利荷载组合下,验算台身底部截面强度。 台在竖向荷载作用下横桥向作为一根弹性地基短梁进行截面强度验 WP=64 算。 薄壁桥台长度L,在 L 时,把桥台当支承在弹性地基的短梁计算。首先,验算地基的短梁条件,计算各种荷载作用时引起的弯矩;其次,进行内力组合;第三,在最不利荷载组合下,验算台身横向截面强度。 基础底面最大压应力验算 桥台的基底应力为桥台重力引起的应力和桥跨结构、车辆荷载引起的压应力之和,计算得压应力之和不得超过地基土的容许承载力。 基础在实际地基为多层土组成,如果持力层以下地基土承载力小于持力层时,须验算软弱层的承载力;当软弱下卧层为压缩较高而且较厚的软粘土,或当上部结构对地基沉降有一定要求时,除承载力满足要求外,还应验算包括软弱下卧层的基础沉降量。 抗滑稳定性验算,桥台抗倾覆稳定性验算以及桥台刚度验算 基础抗滑稳定性验算是荷载作用在破坏棱体上时,基底抗滑动稳定系数不得大于1.3,如不满足,应布设支撑梁。 桥台抗倾覆稳定性验算是抗倾覆力矩Mr与倾覆力矩Mo 的比值大于1.2 时 ,抗滑稳定合乎要求。 桥台刚度验算是在施工时,桥台抵抗土侧压力作用下桥台发生弯曲变形的能力,具体计算为台顶位移应满足规范要求。 在实际工作中,往往地基承载力并不是很大,地址条件也不是很好。所以桩柱式基础往往应用的更多一些。它具有承载力高,稳定性好,沉降量小而均匀等特点,在深基础中具有耗用材料少,施工简便等特点,加快施工速度并改善劳动条件。而且能适用于不同的水文地质和承受不同荷载性质的上部结构,因此在薄壁台中应用更为广泛。 薄壁桥墩特点是施工体积小、结构轻便,适用于各种地基,并且对有流水 WP=65 或漂流物的冲击力有较好的抵抗力。配合薄壁桥台应用,可增加薄壁桥的跨径,使薄壁桥有更多的实用性。 锚碇板可以平衡桥台台后巨大土压力,阻止桥台位移,在设计薄壁式 桥台中有很大作用。 薄壁桥台尽管有许多优点,但是也有其弊病,那就是墙身容易产生裂缝,特别是台身较高的桥台。所以在设计中当桥台较高的情况下,柱式桥台也应在承台之间布设支撑梁,以增加桥台抵抗水平力的能力,薄壁桥台也应视土质情况酌情加厚台身厚度,以及加强台身横向、竖向间配筋,以防止裂缝产生。 通过以上计算,为以后的设计工作提供了一个很好的计算方法,可以使我们计算出高度较高的桥墩台。这种轻型结构,和其它型式的墩台比较,薄壁桥墩台更为经济,薄壁式桥墩台在现有的公路建设中有广泛的应用。通过本文的计算对以后的设计工作有一定的指导和参考价值。


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