不等跨铁路桥梁重力式矩形桥墩的设计及内力计算 - 图文(12)

兰州交通大学毕业设计（论文）

MPt?P.582 kN·m tmax?(20?2?0.32)?5966b.左孔梁为滑动支座传递的制动力为

P)??93.033 kN t1?0.1?0.5??220?5?92?(13.15?4.882右孔梁为固定支座传递的制动力

P80?(7.8?4.882)?92?(16.85?4.882)??223.278 kN t2?0.1??传递到桥墩上的制动力为

P.311＞Ptmax?267.32 kN t?Pt1?Pt2?316Pt对墩身底部截面的力矩为

MPt?P.582 kN·m tmax?(20?2?0.32)?5966②当车头在24 m长跨时，支座布置有下列两种情况： a.左孔梁为固定支座传递的制动力

P80?(7.8?4.791)?92?(12.85?4.797)??186.376 kN t1?0.1?? 右孔梁为滑动支座传递的制动力为

P)??111.596 kN t2?0.1?0.5??220?5?92?(24.6?7.5?4.797传递到桥墩上的制动力为

P.972＞Ptmax?267.32 kN t?Pt1?Pt2?297Pt对墩身底部截面的力矩为

MPt?P.582 kN·m tmax?(20?2?0.32)?5966b.左孔梁为滑动支座传递的制动力为

P80?(7.8?4.797)?92?(12.85?4.797)??93.188 kN t1?0.1?0.5??右孔梁为固定支座传递的制动力

P)??223.191 kN t2?0.1??220?5?92?(24.6?7.5?4.979传递到桥墩上的制动力为

P.379＞Ptmax?267.32 kN t?Pt1?Pt2?316Pt对墩身底部截面的力矩为

MPt?P.582 kN·m tmax?(20?2?0.32)?5966

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表 3.7 制动力对墩身检算截面的力矩

分段截面 项目 距墩顶高度h(m) MPt(kN?m) S2 S3 S4 S5 S6 2 620.182 7 1956.782 12 3293.382 17 4629.982 22 5966.582 3.4.4 纵向风力

本例中给定基本风压值：有车时为0.8 kN/m2；无车时为1.0 kN/m2。计算纵向风力时，列车不计纵向风力。

有车时桥墩的纵向风压为

W?K1?K2?K3?W0?80%?1.3?1.0?1.0?0.8?80%?0.832 kN/m2 (1)墩帽风力

PA1?0.832?6.0?0.5?2.496 kN W1?WPW1对墩底截面的力矩为

MPW1?2.496?(20?1.5?0.25)?54.288 kN·m

(2)托盘风力

1PW2?WA2?0.832??(5.6?3.6)?1.5?5.741 kN

2PW2对墩底截面的力矩为

1.52?5.6?3.6??MPW2?5.741??20??()??119.434 kN·m

35.6?3.6??(3)墩身风力

1PW3?WA3?0.832??(4.15?3.6)?16.6?53.518 kN

2PW2对墩底截面的力矩为

16.62?3.6?4.15??MPW2?53.518??3.4??()??615.657 kN·m

34.15?3.6??合计桥墩风力为

PW?PW1?PW2?PW3?61.755 kN

PW对墩底截面的力矩为

MPW?MPW1?MPW2?MPW3?789.379 kN·m

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表 3.9 风力对墩身检算截面的力矩 分段截面 项目 距墩顶高度h(m) 墩帽MPW1(kN?m) 托盘MPW2(kN?m) 墩身MPW3(kN?m) 合计MPW(kN?m)

S2 S3 S4 S5 S6 2 4.368 4.618 0 8.986 7 16.848 33.323 0 50.171 12 29.328 62.028 80.473 171.829 17 41.808 90.733 348.063 480.604 22 54.288 119.434 615.657 789.379

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4. 重力式矩形桥墩的检算

4.1 墩身检算内容 4.1.1 墩身受压稳定性检算

《铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范》规定：混凝土和石砌实体桥墩，墩身受压稳定性按下式检算：

KN?Ncr

式中 K——安全系数，对于整体灌注的混凝土墩台，主力时K=2.0，主力加附加力时

K=1.6；对于混凝土块砌体，主力时K=2.5，主力加附加力时K=2.0。

N——作用与墩顶处的轴向压力（KN）；

Ncr——桥墩顺截面回转半径较小方向的纵向弯曲(屈曲)临界荷载（KN）。

从材料力学原理可知，理想直杆受压的屈曲临界荷载为

Ncr??2EIl20

式中 E——构件材料的弹性模量（MPa）；

I——构件全截面对形心主轴的较小惯性矩（m4）； l0——整个墩台的计算长度（m）。

如果受压构件时顶面小、底面大的变截面构件，则其临界荷载应采用下式计算

Ncr?4mEId 2l0式中 Id——构件底部截面绕垂直弯曲方向形心轴的全截面惯性矩（m4）；

m——变截面影响系数，查表4.1,表中I0为构件顶面绕垂直弯曲方向形心轴的

惯性矩。

表 4.1 变截面影响系数

I0/Id 0.1 1.20 0.2 1.51 0.3 1.71 0.4 1.87 0.5 2.00 0.6 2.12 0.7 2.22 0.8 2.31 0.9 2.39 1.0 ?2/4 m 对于由混凝土或石砌体等弹塑性材料组成的桥墩受压构件，其屈曲临界荷载的计算还应考虑它与弹性材料有下列不同的特点：

(1)弹塑性材料的压弯弹性模量与受压弹性模量Ec并不相同，且Ec值较高，在偏心受压构件的临界荷载公式中的E值应是压弯弹性模量，而计算中用受压弹性模量Ec代替

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E，所以采用的Ec值应予降低。对于偏心受压构件来说，其受拉边缘可能产生横向裂缝，

致使截面惯性矩Id减小。《铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范》考虑上述Ec和Id的减小。将EcId乘以一个小于1的刚度修正系数?，于是上式改写为

Ncr??4mEcId 2l0式中?应由试验资料确定，但对于混凝土和石砌圬工目前缺乏试验资料，只能近似地按钢筋混凝土偏心受压构件试验所得的公式求算，即

??0.1?0.16 e0顶0.2?h式中 e0顶——桥墩构件顶面处弯曲方向竖向压力N对墩身平均截面形心的初始偏心

距；

h——弯曲平面内该平均截面的长度。

(2)弹塑性材料的应力、应变曲线不是直线变化，其受压弹性模量Ec要随应力的增加而降低。设E0为圬工砌体的初始切线弹模量，则Ec可按下列经验公式考虑其随应力变化的影响，即

???Ec?E0?1??1.1R??

c??其中混凝土的E0值可近似地按混凝土的受压弹性模量采用，石砌圬工的E0=900Rc，，Rc?K???,K为安全系数，[?]按表4.2确定。 Rc为极限抗压强度（MPa）

表 4.2 石砌圬工中兴及偏心受压容许应力???(MPa)

石料强度等圬工种类 级 MU100 片石砌体 MU70 MU50 M20 3.0 2.5 2.1 M10 2.2 1.9 1.6 M5 1.7 1.4 1.1 块石砌体 水泥砂浆强度等级 圬工种类 级 MU100 MU70 MU50 M20 5.6 4.2 3.3 M10 4.9 3.6 2.8 石料强度等水泥砂浆强度等级 由于受压构件达到临界状态时的应力?为临界应力?cr，即

?=?cr=

Ncr4mEcId=?/A0(A0为墩身平均截面的全面积)，所以临界状态时的受压弹 2lA00性模量为

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