桥梁墩台与基础工程——空心墩设计与计算.ppt

桥梁墩台基础第四节空心墩设计与计算一、概述1.空心墩的优点空心墩是轻型桥墩之一它具有圬工量少，自重较轻．从而也能减少基础圬工量的优点。当桥墩较高或地基较差时，这些优点更为突出。空心墩一般可较实体墩节省30～40％，个别的可达60%以上的圬工，而且墩身愈高，节约量愈大。桥梁墩台基础第四节空心墩设计与计算2.空心墩的发展初期后来采用砌块（包括块石、片石、预制块、大型混凝土预制块）浆砌素混凝土和钢筋混凝土桥梁墩台基础第四节空心墩设计与计算3.空心墩的类型按材质分截面形式墩身坡度按构造分施工方法砌块、素混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土矩形、圆环形、单孔或多孔圆端形斜坡式、直坡式和直坡台阶式有横隔板和无横隔扳就地灌注、预制块砌筑或拼装的桥梁墩台基础第四节空心墩设计与计算二、空心墩的构造直线上32+32m预应力混凝土梁空心墩的通用设计图，适用于30～50m墩高桥梁墩台基础第四节空心墩设计与计算空心墩的构造特点1.为满足就地灌注的施工要求，空心墩的最小壁厚为：钢筋混凝土的不宜小于30cm；混凝土的不小于50cm。???2.随着施工工艺的不断发展和完善，空心墩的立面形式，已由早期的等壁厚直坡式或台阶式，改为不等壁厚的斜坡式，较为适应增身沿墩高逐渐增大的受力情况。因此，也较直坡式或台阶式经济合理。桥梁墩台基础第四节空心墩设计与计算空心墩的构造特点3.为了满足空心墩整体和局部受压稳定，早期修建的空心墩，都设有横隔板，横隔板对滑模施工的连续作业极为不利。4.空心墩顶帽下及基顶上的受力比较复杂，宜设置实体过渡段；实体段与空心墩身以及空心墩身与基础的连接处，均应增设补充钢筋或设置牛腿。

桥梁墩台基础第四节空心墩设计与计算空心墩的构造特点5.为了减少墩身内外的温差，以降低墩壁中的温度应力，在离地面5m以上每隔5～l0m的墩壁四周交错设置直径不小于20cm的通风口，并应有安全防护设施。通风孔应高出设计频率水位。桥梁墩台基础第四节空心墩设计与计算6.墩身底部实体段或基础顶面设置排水坡，并在墩底处壁内设排水孔，以排出施工过程中墩身内的积水，竣工后即予以封堵。当设计水位高于排水孔，必须均衡墩壁内外静水压时，竣工后仍保留排水孔。

空心墩的构造特点7.为了检查墩壁内部情况，空心墩顶部设置带门的进入孔一个。并可设置固定的或活动的检查设备。桥梁墩台基础第四节空心墩设计与计算三、空心墩的计算特点验算墩身的自振周期顶帽的计算验算墩壁的局部稳定性在墩顶位移计算中要考虑日照温差产生的位移值应力验算，考虑温度应力及固端边界干扰局部应力特别项目验算桥梁墩台基础第四节空心墩设计与计算（一）空心墩的应力验算空间板壳结构薄壁结构指壁厚与板宽之比t/R或t／b1/10者；建成的空心墩中,圆环形空心墩t/R为1/3～1／9,矩形、圆端形空心墩t／b=1／6～l／16。悬臂梁式长壳设计时可按一般材料力学方法来计算其应力和墩顶位移，不必按壳体计算。但对其两侧则需用壳体公式计算其边界干扰局部应力。空心墩桥梁墩台基础第四节空心墩设计与计算（二）墩身强度和整体稳定验算混凝土空心墩的强度验算可按偏心受压杆件来计算其应力。与实体墩不同的是，空心墩要求验算拉应力而不考虑应力重分布和偏心矩。混凝土空心墩的整体稳定性验算可按与实体墩相同的方法进行。桥梁墩台基础第四节空心墩设计与计算（三）空心墩固端边界干扰局部应力问题从空心墩的构造看，空心墩墩身与顶帽及基础连接处，相当于固端的边界条件，对墩壁变形有约束作用，因而产生局部的纵向应力和环向应力，称边界干扰局部应力。桥梁墩台基础第四节空心墩设计与计算用薄壳公式计算将圆环空心墩视作圆柱壳在中心压力P作用下，端部变形和约束情况如图所示：中心受压作用下，固端干扰产生的单位宽度上附加纵向弯矩、环向弯矩和轴力：桥梁墩台基础第四节空心墩设计与计算由此产生的纵向和环向局部应力，可按高度为t的单位宽矩形板来计算：用薄壳公式计算桥梁墩台基础第四节空心墩设计与计算由公式分析：从图和公式可见：纵向局部应力是由局部弯矩Mx产生，外壁压应力增大，内壁压应力减小。Mx按负指数振动函数变化，衰减很快。Nx和Mx产生环向局部应力，距端部一定距离会产生环向拉应力，应予注意。桥梁墩台基础第四节空心墩设计与计算