桥墩墩柱设计计算
墩柱直径为100 ,用C30号砼,R235钢筋: (一) 荷载计算:
1 恒载计算:同前计算得:
(1) 上部构造恒载,一孔重1669.69 ; (2) 盖梁自重(半根盖梁):113.10 ; (3) 横系梁重:1.00×0.7×3.2×2.5=56 ;
(4) 墩柱自重:3.1416×0.52×1.9×25=37.31 ; 作用墩柱底面的恒载垂直力为:
N恒=1/2×1669.06+37.31=984.94 ; 2 活载计算:
(1) 水平荷载:取垂直荷载的30%。 (2) 垂直荷载:
a. 公路Ⅱ级汽车荷载:
荷载布置及行驶情况前述,由盖梁计算得知:
单孔单列:B1=0 B2=255.28 ,B1+B2=255.28 ;
相应的制动力;T=255.28×2×0.1=51 ;按《公预规》制动力不小于90kN,故取制动力为90kN。
双孔单列:B1=76.78KN,B2=255.28KN,B1+B2=322.06KN
相应的制动力;T=322.06×2×0.1=64.4 ;按《公预规》制动力不小于90kN,故取制动力为90kN。 b. 人群荷载:
单孔行人(单侧):B1=0 B2=22.28 ; B1 +B2=22.28 ; 双孔行人(单侧):B1=B2=22.28 B1+B2=44.57 ;
汽车荷载中双孔荷载产生支点处最大反力值,即产生最大墩柱垂直力;单孔荷载产生最大偏心弯矩即产生最大墩柱底弯矩。 3 双柱反力横向分布计算:
(1) 单列车时: = =1-1=0
双列车时: =
=1-0.631=0.369 (2) 人群荷载: 单侧时:; = =1-1.423=-0.423; 双侧时: = ; 4 荷载组合;
(1) 最大最小垂直反力计算如下表: 可变荷载组合垂直反力计算表(双孔)
编号 荷载情况 最大垂直反力( ) 最小垂直反力( )
B (1+u)
B (1+u)
1 公路Ⅱ级 单列车 1.000 415.04 0 0
2 双列车 0.631 523.78 0.369 306.30
4 人群荷载 单侧行人 1.423 63.42 -0.423 18.85
5 双侧行人 0.500 44.57 44.57
注:表中公路Ⅱ级项中已计入冲击系数1+ =1.2499; (2)最大弯矩计算如下表: 活载组合最大弯矩计算表
编号 荷载情况 墩柱顶反力B (1+ ) 垂直力( ) 水平力H( ) 对墩柱顶中心弯矩
B1 B2 0.25(B1-B2) 1.14H
1 上部构造与盖梁恒载 --- --- 947.63 --- 0 0
2 单孔双列车 510.56×0.631×1.2499 402.67 402.67 45 102.30 51.30
3 人群单孔双侧 89.14×0.500 44.57 44.57 --- 11.14 --- 注:表内水平力由两墩柱平均分配
(二) 截面配筋计算及应力验算: 1 作用于墩柱顶的外力:
(1)垂直力:
最大垂直力; Nmax汽=947.63+523.78+63.42=1534.83 (汽) 故取NMax=3905.85 ; 最小垂直力;(需考虑与最大弯矩值相适应)由表知: Nmin=947.63+402.67+44.57=1394.87 ; (2)水平力: H=45 ;
(3)弯矩; Mmax=102.30+51.30+11.14=164.74KN.m; 2 作用于墩柱底的外力:
0.500
B1+B2 --- 0 ---
Nmax=1534.83+37.31=1572.14 ; Nmin=1394.87+37.31=1432.18 ; Mmax=164.74+45×1.9=250.2 KN.m; 3 截面配筋计算:
已知墩柱顶用c30混凝土,采用12¢16HRB235钢筋,Ag=24.13cm2,则纵向钢筋配筋率为0.31%。由于L0/d=3.8/1=3.8<7,故不考虑构件偏心弯矩的增大系数。 (1) 双孔荷载,按最大垂直力时,墩柱顶按轴心受压构件验算,根据《公预规》5.3.1条: 满足规范要求。
(2) 单孔荷载,最大弯矩时,墩柱顶按小偏心受压构件验算: Nd=1394.87KN Md=164.74KN.m 故
根据《公预规》5.3.9条偏心受压构件承载力计算应符合下列规定:
设g=0.88,代入 后,经整理得:
按《公预规》提供的附录c表c.0.2“圆形截面钢筋混凝土偏压构件正截面抗压承载力计算系数”表,经计算查得各系数A,B,C,D为: 设 ,A=2.3047,B=0.5304,C=1.8786,D=0.9639代入后
则 =164.74KN.m
墩柱承载力满足规范要求。