《橋梁墩臺-計(jì)算》課件

橋梁墩臺—計(jì)算橋梁墩臺是橋梁的重要組成部分，承載著橋梁的重量，保證橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。墩臺的設(shè)計(jì)計(jì)算需要考慮各種因素，例如地質(zhì)條件、水文條件、荷載、材料強(qiáng)度等。課程概述介紹本課程旨在深入講解橋梁墩臺的計(jì)算原理和設(shè)計(jì)方法，幫助學(xué)生掌握橋梁結(jié)構(gòu)力學(xué)分析和設(shè)計(jì)方面的基礎(chǔ)知識。內(nèi)容內(nèi)容涵蓋墩臺的類型、受力分析、穩(wěn)定性驗(yàn)算、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等方面，并結(jié)合實(shí)例進(jìn)行講解，幫助學(xué)生更好地理解理論知識。目標(biāo)通過學(xué)習(xí)，學(xué)生將能夠獨(dú)立進(jìn)行橋梁墩臺的力學(xué)分析和設(shè)計(jì)，為后續(xù)橋梁工程的設(shè)計(jì)與施工奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。課程目標(biāo)和內(nèi)容簡介掌握墩臺設(shè)計(jì)的基本原理了解墩臺的類型、結(jié)構(gòu)形式和受力特點(diǎn)。熟悉墩臺的計(jì)算方法學(xué)習(xí)墩臺的自重、水平力、縱向力、側(cè)向力以及組合作用的計(jì)算方法。掌握墩臺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法了解基礎(chǔ)類型的選擇、承載力驗(yàn)算、沉降計(jì)算、抗滑移計(jì)算和抗傾覆計(jì)算。深入理解墩臺穩(wěn)定性驗(yàn)算掌握墩臺的穩(wěn)定性驗(yàn)算方法，確保橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。墩臺的類型和特點(diǎn)橋梁墩臺類型常見墩臺類型包括：圓形墩臺、矩形墩臺、組合墩臺、空心墩臺等。墩臺的形狀墩臺形狀設(shè)計(jì)主要考慮橋梁結(jié)構(gòu)形式、橋梁跨度、地質(zhì)條件和水流條件等因素。墩臺的特點(diǎn)墩臺通常具有承載能力強(qiáng)、抗風(fēng)浪能力強(qiáng)、施工簡便、造價(jià)低廉等特點(diǎn)。墩臺的作用墩臺是橋梁的重要組成部分，主要用于支撐橋梁結(jié)構(gòu)、傳遞荷載、保證橋梁安全穩(wěn)定。墩臺的受力分析1自重墩臺本身的重量，傳遞到基礎(chǔ)，再傳遞到地基。2上部結(jié)構(gòu)荷載橋面、欄桿、人行道等結(jié)構(gòu)的重量，傳遞到墩臺，最終傳遞到地基。3車輛荷載車輛的重量和沖擊力，通過橋面?zhèn)鬟f到墩臺，最終傳遞到地基。4風(fēng)荷載風(fēng)對橋梁的壓力，通過橋面?zhèn)鬟f到墩臺，最終傳遞到地基。5地震荷載地震產(chǎn)生的水平和垂直力，通過橋梁傳遞到墩臺，最終傳遞到地基。6溫度荷載溫度變化引起的膨脹和收縮，會產(chǎn)生荷載，傳遞到墩臺。自重計(jì)算墩臺自重是橋梁荷載的重要組成部分，計(jì)算墩臺自重需要準(zhǔn)確確定其材料體積和密度。材料密度(kg/m3)混凝土2400-2500鋼筋7850土方1800-2000水平力計(jì)算水平力是橋梁墩臺設(shè)計(jì)的重要考慮因素之一。主要包括風(fēng)荷載、地震荷載、水流沖擊力以及其他外部荷載。風(fēng)荷載計(jì)算需要考慮橋梁墩臺的形狀和高度，以及風(fēng)速和風(fēng)向等因素?？v向力和側(cè)向力計(jì)算縱向力和側(cè)向力是橋梁墩臺設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素，它們影響著墩臺的穩(wěn)定性和安全性。縱向力主要來自橋梁的荷載，包括車輛荷載、行人荷載、風(fēng)荷載等。側(cè)向力主要來自橫向風(fēng)荷載和地震力。1.5縱向力系數(shù)根據(jù)橋梁的類型和荷載情況確定0.8側(cè)向力系數(shù)根據(jù)橋梁的類型和風(fēng)荷載情況確定0.15地震力系數(shù)根據(jù)橋梁的地震烈度和場地條件確定組合作用的計(jì)算墩臺的設(shè)計(jì)需考慮多種荷載組合作用，包括:車輛荷載、風(fēng)荷載、地震荷載、溫度荷載、施工荷載等計(jì)算時(shí)需綜合考慮不同荷載的組合效應(yīng)根據(jù)不同的荷載組合，確定墩臺的受力狀態(tài)并以此進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定性驗(yàn)算1車輛荷載車輛荷載是墩臺的主要荷載之一2風(fēng)荷載橋梁的風(fēng)荷載作用不可忽視3地震荷載地震荷載對墩臺穩(wěn)定性有較大影響墩臺穩(wěn)定性驗(yàn)算墩臺穩(wěn)定性驗(yàn)算對橋梁安全至關(guān)重要，確保墩臺能夠承受各種荷載和外力。驗(yàn)算內(nèi)容包括：抗滑移、抗傾覆、抗彎、抗剪等。通常采用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行驗(yàn)算，并結(jié)合安全系數(shù)和可靠度指標(biāo)?；A(chǔ)類型選擇基礎(chǔ)類型橋梁墩臺基礎(chǔ)類型選擇取決于地質(zhì)條件、荷載大小、施工條件等因素。常見的類型包括：淺基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)。淺基礎(chǔ)：適用于地基承載力較高、埋深較淺的條件。樁基礎(chǔ)：適用于地基承載力較低、埋深較深的條件。深基礎(chǔ)：適用于地基承載力極低、埋深極深的條件。選擇原則選擇基礎(chǔ)類型應(yīng)綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、安全性、施工可行性等因素。經(jīng)濟(jì)性：選擇最經(jīng)濟(jì)的方案。安全性：保證橋梁墩臺的穩(wěn)定性和耐久性。施工可行性：選擇可行的施工方案?；A(chǔ)承載力驗(yàn)算基礎(chǔ)承載力驗(yàn)算，確?；A(chǔ)能夠安全地承載上部結(jié)構(gòu)的荷載，防止發(fā)生破壞。驗(yàn)算方法主要有兩種：經(jīng)驗(yàn)公式法和地基承載力試驗(yàn)法。方法描述經(jīng)驗(yàn)公式法根據(jù)地質(zhì)勘探結(jié)果，采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算基礎(chǔ)承載力。地基承載力試驗(yàn)法通過現(xiàn)場試驗(yàn)，直接測定地基承載力?；A(chǔ)沉降計(jì)算基礎(chǔ)沉降計(jì)算是橋梁墩臺設(shè)計(jì)中非常重要的環(huán)節(jié)，主要目的是為了確定基礎(chǔ)在荷載作用下的沉降量，并確保沉降量在允許范圍內(nèi)，防止橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大的變形和破壞?；A(chǔ)沉降計(jì)算一般采用彈性地基梁理論或有限元方法，并考慮地基土的壓縮性、荷載的類型和大小、基礎(chǔ)的形狀和尺寸等因素。基礎(chǔ)抗滑移計(jì)算抗滑移計(jì)算是確?；A(chǔ)在水平荷載作用下不發(fā)生滑移的重要環(huán)節(jié)。計(jì)算主要考慮基礎(chǔ)與土體之間的摩擦力，確保摩擦力大于水平荷載，防止基礎(chǔ)滑移。計(jì)算方法摩擦系數(shù)法極限平衡法適用范圍適用于一般土質(zhì)基礎(chǔ)適用于復(fù)雜土質(zhì)和特殊荷載情況計(jì)算參數(shù)摩擦系數(shù)、基礎(chǔ)尺寸、水平荷載土體強(qiáng)度參數(shù)、基礎(chǔ)尺寸、水平荷載基礎(chǔ)抗傾覆計(jì)算抗傾覆計(jì)算是確保橋梁基礎(chǔ)能夠抵御外力作用，避免翻覆的關(guān)鍵步驟。計(jì)算過程需要考慮基礎(chǔ)形狀、尺寸、材料強(qiáng)度、荷載大小和方向等因素。1.2安全系數(shù)抗傾覆安全系數(shù)一般取值1.2或更高。1.5傾覆力矩傾覆力矩由外力作用產(chǎn)生的力矩。2.0抵抗力矩抵抗力矩由基礎(chǔ)自重和土壓力產(chǎn)生的力矩。1.5穩(wěn)定性抵抗力矩大于傾覆力矩，基礎(chǔ)才具有穩(wěn)定性。混凝土墩臺的設(shè)計(jì)材料選擇選用高強(qiáng)度混凝土，提高抗壓強(qiáng)度和耐久性。結(jié)構(gòu)形式根據(jù)橋梁類型和荷載條件選擇合適的結(jié)構(gòu)形式，例如矩形、T形或箱形墩臺。鋼筋配置根據(jù)受力分析結(jié)果，合理配置鋼筋，確保墩臺的承載能力和抗裂性能。施工工藝選擇合適的施工工藝，例如現(xiàn)澆混凝土或預(yù)制拼裝。鋼筋混凝土墩臺的設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)荷載和結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行計(jì)算2配筋設(shè)計(jì)確定鋼筋的種類、規(guī)格和數(shù)量3構(gòu)件尺寸根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定墩臺的尺寸和形狀4施工圖紙繪制詳細(xì)的施工圖紙，指導(dǎo)施工鋼筋混凝土墩臺設(shè)計(jì)需要考慮荷載、材料特性和施工條件等因素。通過計(jì)算確定墩臺的尺寸、配筋和形狀，并繪制施工圖紙，指導(dǎo)施工人員按圖施工，確保墩臺的結(jié)構(gòu)安全和耐久性。中埋樁墩臺的設(shè)計(jì)1樁基設(shè)計(jì)確定樁型、樁徑、樁長、樁數(shù)等2墩臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮樁基承載力、墩臺尺寸、材料選擇等3施工方案制定合理的施工方案，確保施工質(zhì)量中埋樁墩臺設(shè)計(jì)需要充分考慮樁基的承載能力、墩臺的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、施工的復(fù)雜性等因素。設(shè)計(jì)過程中需要進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算和分析，確保墩臺的穩(wěn)定性和安全性。擋土墻的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目標(biāo)確保擋土墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，防止土體側(cè)向壓力導(dǎo)致墻體破壞。主要參數(shù)墻高、土體類型、地質(zhì)條件、荷載類型、施工方案等。結(jié)構(gòu)類型常見的擋土墻類型包括重力式、懸臂式、錨固式等。材料選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求和實(shí)際情況選擇合適的材料，如混凝土、鋼筋混凝土、磚砌體等。穩(wěn)定性驗(yàn)算對擋土墻的抗滑移、抗傾覆和抗剪切穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算分析，確保結(jié)構(gòu)安全。施工工藝選擇合適的施工方法，確保擋土墻質(zhì)量，避免出現(xiàn)裂縫、沉降等問題。擋土墻穩(wěn)定性驗(yàn)算擋土墻的穩(wěn)定性驗(yàn)算非常重要，確保擋土墻在各種荷載作用下，不會發(fā)生滑移、傾覆或破壞。主要包括三個(gè)方面的驗(yàn)算：抗滑移驗(yàn)算、抗傾覆驗(yàn)算和抗剪切驗(yàn)算，確保擋土墻的穩(wěn)定性。擋土墻抗滑移驗(yàn)算擋土墻抗滑移驗(yàn)算至關(guān)重要，它確保了擋土墻在水平力作用下不會發(fā)生滑動。驗(yàn)算主要考慮土壓力、墻體自重、地基摩擦力等因素。1.2安全系數(shù)抗滑移安全系數(shù)應(yīng)不小于1.2，確保結(jié)構(gòu)安全。1.5摩擦系數(shù)土體與基礎(chǔ)之間的摩擦系數(shù)應(yīng)不小于1.5。2.0抗滑移驗(yàn)算抗滑移驗(yàn)算結(jié)果應(yīng)滿足安全系數(shù)要求。擋土墻抗傾覆驗(yàn)算抗傾覆驗(yàn)算確保擋土墻在土壓力和外部荷載作用下不會發(fā)生傾覆。驗(yàn)算方法傾覆力矩抗傾覆力矩計(jì)算公式M傾覆=P土×HcM抗傾覆=W×e安全系數(shù)γ傾覆=M抗傾覆/M傾覆一般取值1.5或2.0安全系數(shù)大于要求值，則擋土墻安全。否則需要調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)。橋臺設(shè)計(jì)1橋臺類型橋臺類型主要包括直線橋臺、曲線橋臺、斜交橋臺、分離式橋臺、組合式橋臺等，根據(jù)實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇。2橋臺結(jié)構(gòu)橋臺結(jié)構(gòu)包括橋臺臺身、橋臺翼墻、橋臺帽、橋臺基礎(chǔ)，橋臺結(jié)構(gòu)需要根據(jù)橋梁的荷載和地質(zhì)條件進(jìn)行設(shè)計(jì)。3橋臺設(shè)計(jì)規(guī)范橋臺設(shè)計(jì)需要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行，包括《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》、《橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》等，確保橋臺的安全性、耐久性和經(jīng)濟(jì)性。橋臺荷載和受力分析橋臺是橋梁的重要組成部分，承載著橋面和上部結(jié)構(gòu)的重量，并將其傳遞到基礎(chǔ)。橋臺的荷載主要包括：橋面荷載、車輛荷載、風(fēng)荷載、地震荷載、溫度荷載等。橋臺受力分析主要是分析橋臺在不同荷載作用下的受力情況，確定橋臺各部位的應(yīng)力和變形，以確保橋臺的安全性和耐久性。橋臺穩(wěn)定性驗(yàn)算橋臺的穩(wěn)定性驗(yàn)算是在確保橋臺結(jié)構(gòu)安全的基礎(chǔ)上，對其整體的抗傾覆、抗滑移等方面進(jìn)行分析和驗(yàn)證，以確保橋臺在各種荷載作用下不會發(fā)生傾覆、滑動或失穩(wěn)。1.0安全系數(shù)確保結(jié)構(gòu)安全1.2抗滑移防止橋臺滑動1.5抗傾覆防止橋臺傾覆橋臺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)1類型選擇根據(jù)地質(zhì)條件和荷載情況選擇適合的橋臺基礎(chǔ)類型。2承載力驗(yàn)算驗(yàn)算基礎(chǔ)是否能夠承受橋臺荷載，防止沉降過大。3沉降計(jì)算計(jì)算橋臺基礎(chǔ)的沉降量，確保橋臺結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。4抗滑移驗(yàn)算驗(yàn)算基礎(chǔ)是否能夠抵抗水平荷載，防止橋臺滑移。5抗傾覆驗(yàn)算驗(yàn)算基礎(chǔ)是否能夠抵抗傾覆力矩，防止橋臺傾覆。橋臺抗滑移驗(yàn)算橋臺抗滑移驗(yàn)算，是確保橋臺在水平荷載作用下不會發(fā)生滑移的必要步驟。驗(yàn)算方法主要考慮橋臺基礎(chǔ)與地基之間的摩擦力是否足以抵抗水平力。計(jì)算步驟方法確定水平力計(jì)算車輛荷載、風(fēng)荷載、地震荷載等計(jì)算摩擦力根據(jù)基礎(chǔ)底面積、地基土的摩擦系數(shù)計(jì)算比較水平力和摩擦力如果摩擦力大于水平力，則橋臺抗滑移安全橋臺抗傾覆驗(yàn)算橋臺抗傾覆驗(yàn)算是橋梁設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，主要目的是確保橋臺在各種荷載作用下不會發(fā)生傾覆。驗(yàn)算方法通常采用力矩平衡法，即比較橋臺的抗傾覆力矩和傾覆力矩?？箖A覆力矩主要由橋臺自重和基礎(chǔ)土壓力提供，傾覆力矩主要由車輛荷載、風(fēng)荷載等外力作用產(chǎn)生。通過計(jì)算，如果抗傾覆力矩大于傾覆力矩，則橋臺滿足抗傾覆要求。若驗(yàn)算結(jié)果不滿足要求，則需要采取措施，例如增加橋臺重量、調(diào)整基礎(chǔ)形式等。拱橋墩臺設(shè)計(jì)1荷載分析拱橋墩臺承受來自橋面、拱肋、土壓力等荷載2受力分析拱橋墩