橋梁通使用說明樁柱式橋墩計算與繪圖

1、第5章 樁柱式橋墩計算與繪圖5.1概述 樁柱式橋墩結(jié)構(gòu)在橋梁設(shè)計領(lǐng)域中被廣泛采用。而樁柱式橋墩計算與繪圖模塊是專門用來分析、設(shè)計、計算墩身和基樁的內(nèi)力、配筋、裂縫及變形。程序運行后所生成的計算結(jié)果輸出文件規(guī)范，可以作為設(shè)計計算書存檔備查。5.2功能驗算截面5個 墩身頂截面 墩身底截面 基樁頂截面 沖刷（或地面）線處截面 土中受彎最不利截面。荷截包括以下8種 結(jié)構(gòu)自重 水的浮力 汽車荷載 人群荷載 掛車荷載 汽車制動力 支座摩阻力 溫度影響力內(nèi)力組合 汽車+人群+恒載+水平力(每個柱或樁分別組合) 驗算荷載+恒載(每個柱或樁分別組合) 由于活載偏載(橫橋向左偏或右偏)對每個樁或柱又將產(chǎn)生一個最大

2、和一個最小軸力，對其又分別組合，汽車荷載按一列、二列、三列九列、十列(可能的話)分別計算、分別組合。布載方式3種 雙孔布載 左孔布載 右孔布載 程序布載計算時僅考慮上部結(jié)構(gòu)簡支體系，若為連續(xù)梁受力模式或下部結(jié)構(gòu)為排架墩聯(lián)孔作用形式的結(jié)構(gòu)，用戶只要在數(shù)據(jù)文件中輸入墩頂?shù)牟煌钶d支反力，即可實現(xiàn)在連續(xù)梁或排架墩聯(lián)孔結(jié)構(gòu)作用下樁柱的設(shè)計與驗算?；鶚队嬎?程序適用于基樁為嵌巖或非嵌巖樁；鉆孔灌注樁或打入樁、沉樁。 對獨柱、210柱的樁柱作強度計算、抗裂計算、樁長驗算。位移計算 進行橋墩頂水平位移和沖刷截面處位移的計算。輸出的表格有以下20類 恒載內(nèi)力表 活載支反力和沖擊系數(shù)表 墩頂活載內(nèi)力表 活載分配

3、系數(shù)表(包括左偏、右偏、對稱) 每根柱墩頂水平力表 每根柱墩頂內(nèi)力表 每根柱(樁)計算截面內(nèi)力合計表(前述5個截面分別計算) 每根柱(樁)計算截面內(nèi)力組合表(前述5個截面分別計算) 每根柱(樁)計算截面配筋及裂縫計算表(前述5個截面分別計算) 一根樁土中最大彎矩計算表 一根樁最大反力和樁長計算表 墩頂水平位移計算表(含沖刷截面處位移計算) 橫橋向墩帽底內(nèi)力表 橫橋向墩帽底內(nèi)力合計表 橫橋向墩帽底內(nèi)力組合表 橫橋向各計算截面內(nèi)力合計表 橫橋向各計算截面內(nèi)力組合表 橫橋向各計算截面內(nèi)力、配筋及裂縫計算表 橫橋向單樁樁長計算表 橫橋向單樁土中最大彎距計算表 注：合計表指內(nèi)力相加用于裂縫計算、位移計算

4、和樁長計算，組合表指內(nèi)力乘效應(yīng)系數(shù)后相加用于配筋計算。5.3算法說明設(shè)計規(guī)范及標準 中華人民共和國交通部部標準 公路工程技術(shù)標準JTJ-001-97 中華人民共和國交通部部標準 公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范JTJ021-89 中華人民共和國交通部部標準 公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范JTJ024-85 中華人民共和國交通部部標準公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計規(guī)范 JTJ023-85 中華人民共和國交通部部標準公路磚石及混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范JTJ022-85內(nèi)力計算 樁或柱在順橋向按單懸臂梁分析，即墩頂自由計算；橫橋向視為多排樁計算。 上部活載傳遞給柱或樁的反力視荷載直接作用于連續(xù)梁模式的蓋梁結(jié)構(gòu)上。 樁基

5、礎(chǔ)的內(nèi)力分析采用M法。 對左、右跨徑不相等的簡支結(jié)構(gòu)，單孔布載僅以左跨布載進行內(nèi)力運算，雙孔布載以支反力之和最大為原則。每個樁或柱受到的制動力采用平均制動力提高20計算，即1.2*制動力柱數(shù)，以便改善由于偏載所造成的制動力對樁或柱的不均勻分配。順橋向墩頂位移和樁柱配筋計算把樁柱當作懸臂桿件，即墩頂自由模式計算。結(jié)構(gòu)設(shè)計進行截面強度(含配筋)計算時,其計算內(nèi)力采用85橋規(guī)第條的組合值。截面的抗裂計算和單樁樁長計算，其內(nèi)力采用合計值，即沒有計入荷載效應(yīng)提高系數(shù)的影響。裂縫的計算公式圓形截面參照墩臺與基礎(chǔ)手冊第299頁介紹的方法，對不出現(xiàn)拉應(yīng)力的小偏心結(jié)構(gòu)，不進行抗裂驗算。5.4用戶界面5.5如何進

6、行樁柱橋墩設(shè)計5.5.1樣板文件的使用 系統(tǒng)為用戶提供了文件名為p86.qlt的樣板文件，橋墩編號為1號橋墩的數(shù)據(jù)是完整的，樣板文件為橋梁計算示例集第86頁“鉆孔灌注樁、雙柱式橋墩的計算”的算例。該數(shù)據(jù)文件既可計算又可繪圖。建立用戶工程文件名有兩種方法，一是在橋梁通主菜單的工程管理下拉式菜單的“創(chuàng)建工程”下建立，另一種是在橋梁通主菜單的樁柱計算與繪圖下拉式菜單的“打開文件”按鈕下建立。5.5.3輸入基本尺寸打開橋梁通主菜單的橋墩計算與繪圖下拉式菜單的“樁柱式橋墩計算與繪圖”，彈出樁柱式橋墩計算與繪圖數(shù)據(jù)輸入窗體，選擇“樁柱橋墩計算”，再點擊“基本尺寸”按鈕，彈出基本尺寸數(shù)據(jù)輸入窗體，根據(jù)提示輸

7、入樁柱式橋墩的基本數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)輸入完畢點擊“生成橋墩一般構(gòu)造圖”按鈕，進入AutoCAD將該圖顯示，檢查有無錯誤，直到一般構(gòu)造圖數(shù)據(jù)正確，關(guān)閉該窗體。 樁基長度(含嵌巖深度)：如果為0，僅計算墩柱，不對樁基作計算，用于擴大基礎(chǔ)的墩柱計算。5.5.4輸入上部橫斷面數(shù)據(jù)點擊“橫斷面”數(shù)據(jù)輸入窗體，根據(jù)提示輸入上部橫斷面數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)輸入完畢關(guān)閉該窗體。5.5.5 輸入設(shè)計數(shù)據(jù) 點擊“設(shè)計數(shù)據(jù)”輸入窗體，根據(jù)提示輸入設(shè)計數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)輸入完畢存盤并關(guān)閉該窗體。汽車荷載與掛車荷載的選擇范圍以及自定義荷載見蓋梁設(shè)計數(shù)據(jù)的輸入。左孔或右孔或雙孔布載時計算墩所占制動力比例：取值為01。若制動力平均傳遞給兩端支座取0.

8、5。對于簡支體系橋面連續(xù)的多跨結(jié)構(gòu)，需用戶對該結(jié)構(gòu)作剛度分配計算后確定計算墩所占比例的值（系統(tǒng)為用戶提供了單位水平力作用下計算橋墩位移的工具）。如果多跨結(jié)構(gòu)的墩臺高度相差不大，可近似取平均系數(shù)的值來計算最高的橋墩（假設(shè)支座剛度一致）。注意：該值的大小對配筋和裂縫計算敏感。 制動力系數(shù)：該值（即水平力）的大小對配筋和裂縫計算特別敏感，輸入時一定要注意。制動力系數(shù)的個數(shù)為車道數(shù)。例如：車道數(shù)=4，制動力系數(shù)可參照下表輸入：縱向加載一列車二列車三列車四列車制動力系數(shù)單向行駛123*0.8=2.44*0.7=2.81,2,2.4,2.8,雙向行駛12221,2,2,2,注意：表中三列車制動力折減20%

9、，所以乘以0.8, 四列車制動力折減30%，所以乘以0.7。荷載加載方式：可選“按簡支梁自動加載”或“用戶加載”。當選擇用戶加載時，用戶應(yīng)將人群、汽車、掛車荷載產(chǎn)生的左右支反力以及沖擊系數(shù)等另行計算出來后輸入到數(shù)據(jù)窗體中。溫度力：作用于一個墩支座上的溫度力，用戶計算后輸入。5.5.6 生成樁柱離散圖運行“生成樁柱離散圖”，用戶進入AutoCAD R14，在Command命令項后鍵入script+空格+文件名，即可將樁柱離散圖展現(xiàn)在屏幕上,根據(jù)圖形檢查數(shù)據(jù)輸入有無出錯。5.5.7輸入樁柱材料點擊“樁柱材料”按鈕，彈出數(shù)據(jù)輸入窗體，根據(jù)提示輸入樁柱材料的基本數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)輸入完畢關(guān)閉該窗體。墩柱受力筋

10、最少配置根數(shù)、基樁受力筋最少配置根數(shù)：該值主要用于墩柱、樁基的抗裂驗算，當結(jié)構(gòu)計算得到的鋼筋根數(shù)較大且裂縫驗算通不過，可提高該值來滿足抗裂設(shè)計的需要。輸入水位數(shù)據(jù)點擊“水位數(shù)據(jù)”按鈕，彈出數(shù)據(jù)輸入窗體，根據(jù)提示輸入水位數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)輸入完畢關(guān)閉該窗體。墩帽頂至河床沖刷線的距離，當無沖刷時以地面線替代。墩帽頂至設(shè)計水位線的距離或墩帽頂至低水位線的距離，地下水位較低時輸入一個大數(shù)，例如10000。輸入地質(zhì)資料數(shù)據(jù)：點擊“地質(zhì)資料數(shù)據(jù)”按鈕，彈出數(shù)據(jù)輸入窗體，根據(jù)提示輸入地質(zhì)資料數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)輸入完畢關(guān)閉該窗體。 樁基形式可選擇：1、樁基非嵌巖打入樁、沉樁；2、樁基非嵌巖鉆挖孔灌注樁；3、樁基嵌巖或支撐樁。

11、基樁穿過的不同性質(zhì)土層數(shù)：2層?；鶚洞┻^不同土層樁側(cè)地基土比例系數(shù)：點擊“瀏覽地基比例系數(shù)”可瀏覽85地基規(guī)范附表6.5。見表。土的平均內(nèi)摩擦角：單位：度；點擊“土的平均內(nèi)摩擦角”可瀏覽85地基規(guī)范附表2。表格略?；鶚洞┻^不同土層的極限摩阻力：單位：kPa。光標移到“不同土層地質(zhì)資料”數(shù)據(jù)框內(nèi)點擊右鍵，可瀏覽85地基規(guī)范表-1（鉆孔樁）；85地基規(guī)范表4.3.2-4（沉樁）。見表。地面土容許承載力隨深度的修正系數(shù)：點擊“地面土容許承載力隨深度的修正系數(shù)”可瀏覽85地基規(guī)范表。表格略。樁尖以上土的平均容重：點擊“樁尖以上土的平均容重”可瀏覽85地基規(guī)范附表2。表格略。修正系數(shù)：點擊“修正系數(shù)”可

12、瀏覽85地基規(guī)范表-2。表格略。清底系數(shù)：點擊“清底系數(shù)”可瀏覽85地基規(guī)范表-3。表格略。天然濕度的巖石單軸極限抗壓強度：單位：kPa；點擊“天然濕度的巖石單軸極限抗壓強度”可瀏覽85地基規(guī)范附表1.9。表格略。震動沉樁對各土層樁的摩擦力的影響系數(shù)：點擊“瀏覽沉樁系數(shù)Page: 421、”可瀏覽85地基規(guī)范表-6。表格略。采用沉樁時樁尖處土的極限承載力：單位kPa；點擊“瀏覽沉樁極限承載力”可瀏覽85地基規(guī)范表-5。表格略。與清孔巖石破碎有關(guān)的影響系數(shù)C1：點擊“與清孔巖石破碎有關(guān)的影響系數(shù)C1”可瀏覽85地基規(guī)范表。見表。與清孔巖石破碎有關(guān)的影響系數(shù)C2：點擊“與清孔巖石破碎有關(guān)的影響系數(shù)

13、C2”可瀏覽85地基規(guī)范表。見表。進入設(shè)計檢查樁柱式橋墩的尺寸優(yōu)化要由用戶根據(jù)計算結(jié)果來判斷，它取決于樁柱式橋墩截面尺寸、柱的個數(shù)、橋墩高度、上部荷載、聯(lián)孔受力等，通過打開“樁柱尺寸”、 “樁柱材料”、 “上部橫斷面”、 “設(shè)計數(shù)據(jù)”、 “地質(zhì)資料”等窗體可進行數(shù)據(jù)修改，然后點擊“樁柱橋墩計算”按鈕進行計算，點擊“瀏覽樁柱計算結(jié)果”按鈕閱讀計算書關(guān)鍵內(nèi)容，如柱頂、柱底、沖刷截面、土中最大彎矩截面的配筋和裂縫值，樁長計算，沖刷處位移(<6mm)、墩頂位移滿足要求，確定鋼筋根數(shù)、鋼筋截斷長度、樁長等。如果不符合設(shè)計者的要求，再重復修改數(shù)據(jù)存盤后計算、瀏覽結(jié)果，直到設(shè)計者滿意。5.5.11瀏覽

14、和打印樁柱式橋墩計算書點擊“瀏覽樁柱計算結(jié)果”，選擇工程文件名，這時，瀏覽結(jié)果窗體被顯示在平幕中央，設(shè)計者就可以快速瀏覽樁柱計算結(jié)果。如果設(shè)計者想瀏覽梁板橫向分配系數(shù)，僅需點擊“橫向分配系數(shù)”按鈕，如果想瀏覽墩頂位移和沖刷處位移計算結(jié)果，僅需點擊“位移計算”按鈕。設(shè)計者還可以打開另一個工程的計算結(jié)果，兩個不同工程的計算結(jié)果可同時瀏覽、比較。用戶也可點擊打印按鈕將樁柱計算結(jié)果打印出來存檔、備查。5.5.12生成樁柱一般構(gòu)造圖 點擊“樁柱繪圖”，再點擊“構(gòu)造圖數(shù)據(jù)”按鈕，輸入數(shù)據(jù)后存盤，點擊“生成一般構(gòu)造圖”按鈕，即可完成該圖紙的設(shè)計。5.5.13生成擋塊鋼筋構(gòu)造圖 點擊“擋塊圖數(shù)據(jù)”按鈕，輸入數(shù)

15、據(jù)后存盤，點擊“生成擋塊鋼筋構(gòu)造圖”按鈕，即可完成該圖紙的設(shè)計，“僅生成材料表”指生成的擋塊鋼筋構(gòu)造圖無鋼筋圖，只有材料數(shù)量表，“圖紙和材料表”指生成的擋塊鋼筋構(gòu)造圖既有鋼筋圖，又有材料數(shù)量表（下同）。5.5.14生成系梁鋼筋構(gòu)造圖 點擊“系梁圖數(shù)據(jù)”按鈕，輸入數(shù)據(jù)后存盤，點擊“生成系梁鋼筋構(gòu)造圖”按鈕，即可完成該圖紙的設(shè)計，系梁側(cè)面筋根數(shù)、一排主筋根數(shù)為-1表示自動計算其鋼筋根數(shù)。5.5.15生成樁柱鋼筋構(gòu)造圖點擊“樁柱圖數(shù)據(jù)”按鈕，輸入數(shù)據(jù)后存盤，點擊“生成樁柱鋼筋構(gòu)造圖”按鈕，即可完成該圖紙的設(shè)計。56工程應(yīng)用及示例本例為橋梁計算示例集86頁“鉆孔灌注樁、雙柱式橋墩的計算”的算例。樁柱橋墩基本尺寸點擊“生成橋墩一般構(gòu)造圖”可生成橋墩一般構(gòu)造圖，見5.6.8.1一般構(gòu)造圖。樁柱材料橫斷面設(shè)計數(shù)據(jù)水位數(shù)據(jù)地質(zhì)資料5.6.7瀏覽計算書略5.6.8繪制一般構(gòu)造圖和鋼筋構(gòu)造圖進入“樁柱橋墩繪圖”，分別點擊“構(gòu)造圖數(shù)據(jù)”、“擋塊圖數(shù)據(jù)”、“系梁圖數(shù)據(jù)”、“樁柱圖數(shù)據(jù)”,輸入適當?shù)匿摻钚畔?，即可完成上述圖紙的繪制。在繪制樁柱鋼筋圖時值得注意的是：柱或樁鋼筋根數(shù)的確定需要參照計算書中柱頂、柱底、地面線處、土中最大彎矩截面處的配筋和裂縫計算結(jié)果，摩擦樁時樁的直通鋼筋長度不能小于4/+2(米)，且經(jīng)驗取值是沖刷線以下樁長20米，直通鋼筋長度取1718米左右，樁長30米，直通鋼筋長度取2527米