鋼筋混凝土薄壁橋臺設計計算與應用.doc

鋼筋混凝土薄壁橋臺設計計算與應用【摘要】：隨著交通運輸業的高速發展,高速公路建設日益廣泛,橋梁在高速公路中占有很重要作用。在跨越設計流量不大,或是立交橋通道等小跨徑橋梁中,薄壁式墩臺有其較大的優越性:薄壁橋臺受力合理,工程數量少;可以滿足各種地基承載力要求,且施工中基坑開挖土方量少;跨越能力較大,不受放坡限制,節約孔徑,充分利用橋下凈跨;而且橋型輕巧美觀,易于施工等特點。本文主要對薄壁橋臺進行了計算,具體計算實例為擴大基礎薄壁臺。 擴大基礎薄壁橋臺受力主要特點: 1、利用上部構造及下部構造的支撐梁作為橋臺的支撐,以防止橋臺向跨中移動。 2、整個構造物(擴大基礎薄壁橋臺)為四鉸剛構系統。 3、臺身按上下鉸接支撐的簡支豎梁承受水平力和豎向力。 擴大基礎薄壁橋臺具體從以下幾個方面進行計算: 臺在側向土壓力作用下臺身作為豎梁進行截面強度計算 在橋臺作為豎梁計算時,首先,最不利布載方式為:將荷載布置在臺背的路堤填土破壞棱體上,車輛荷載和填土對臺身產生土壓力,橋臺在土壓力作用下產生彎矩、剪力,以及橋梁驗算截面以上上部構造和橋臺自重產生的支反力,在最不利荷載組合下,驗算截面強度,包括偏心受壓強度計算、受彎截面強度驗算;其次,驗算穩定性,驗算偏心受壓彎曲平面內的縱向穩定、驗算中心受壓非彎曲平面內的縱向穩定;第三,進行配筋驗算,將橋臺作為受彎構件,承受上部臺身的恒載及活載,還承受臺背土壓力產生的彎矩,在最不利荷載組合下,驗算臺身底部截面強度。 臺在豎向荷載作用下橫橋向作為一根彈性地基短梁進行截面強度驗 WP=64 算。 薄壁橋臺長度L,在 L 時,把橋臺當支承在彈性地基的短梁計算。首先,驗算地基的短梁條件,計算各種荷載作用時引起的彎矩;其次,進行內力組合;第三,在最不利荷載組合下,驗算臺身橫向截面強度。 基礎底面最大壓應力驗算 橋臺的基底應力為橋臺重力引起的應力和橋跨結構、車輛荷載引起的壓應力之和,計算得壓應力之和不得超過地基土的容許承載力。 基礎在實際地基為多層土組成,如果持力層以下地基土承載力小于持力層時,須驗算軟弱層的承載力;當軟弱下臥層為壓縮較高而且較厚的軟粘土,或當上部結構對地基沉降有一定要求時,除承載力滿足要求外,還應驗算包括軟弱下臥層的基礎沉降量。 抗滑穩定性驗算,橋臺抗傾覆穩定性驗算以及橋臺剛度驗算 基礎抗滑穩定性驗算是荷載作用在破壞棱體上時,基底抗滑動穩定系數不得大于1.3,如不滿足,應布設支撐梁。 橋臺抗傾覆穩定性驗算是抗傾覆力矩Mr與傾覆力矩Mo 的比值大于1.2 時 ,抗滑穩定合乎要求。 橋臺剛度驗算是在施工時,橋臺抵抗土側壓力作用下橋臺發生彎曲變形的能力,具體計算為臺頂位移應滿足規范要求。 在實際工作中,往往地基承載力并不是很大,地址條件也不是很好。所以樁柱式基礎往往應用的更多一些。它具有承載力高,穩定性好,沉降量小而均勻等特點,在深基礎中具有耗用材料少,施工簡便等特點,加快施工速度并改善勞動條件。而且能適用于不同的水文地質和承受不同荷載性質的上部結構,因此在薄壁臺中應用更為廣泛。 薄壁橋墩特點是施工體積小、結構輕便,適用于各種地基,并且對有流水 WP=65 或漂流物的沖擊力有較好的抵抗力。配合薄壁橋臺應用,可增加薄壁橋的跨徑,使薄壁橋有更多的實用性。 錨碇板可以平衡橋臺臺后巨大土壓力,阻止橋臺位移,在設計薄壁式 橋臺中有很大作用。 薄壁橋臺盡管有許多優點,但是也有其弊病,那就是墻身容易產生裂縫,特別是臺身較高的橋臺。所以在設計中當橋臺較高的情況下,柱式橋臺也應在承臺之間布設支撐梁,以增加橋臺抵抗水平力的能力,薄壁橋臺也應視土質情況酌情加厚臺身厚度,以及加強臺身橫向、豎向間配筋,以防止裂縫產生。 通過以上計算,為以后的設計工作提供了一個很好的計算方法,可以使我們計算出高度較高