[发明专利]桥墩抗泥石流大块石冲击设计方法

权利要求书

1.桥墩抗泥石流大块石冲击设计方法，包括如下步骤：

(1)根据荷载效应，计算大块石冲击力F_b：

式中：R₁、R₂分别为大块石和桥墩等效半径；v₁、E1分别为大块石的泊松比和杨氏模量；v₂、E₂分别为桥墩的的泊松比和杨氏模量；v_b为大块石冲击速度，ρ_s为大块石的密度；

(2)基于冲切机理，计算桥墩冲切极限承载力F_n：

F_n＝F_c+F_s+F_p

式中：F_c为混凝土沿冲切荷载方向的张力分量；F_s为螺旋箍筋在冲切荷载方向上的分力；F_p为预应力钢筋束力在冲切荷载方向上的分量；

(3)按照承载力极限状态设计方法，桥墩设计应满足以下条件：

F_b≤F_p。

2.如权利要求1所述的桥墩抗泥石流大块石冲击设计方法，其特征是：所述步骤(2)中，混凝土沿冲切荷载方向的张力分量F_c按下式计算：

F_c＝0.7βu_md_vf_t

式中：f_t为混凝土抗拉设计刚度；Β为代表剪压区混凝土传递剪力能力的系数；u_m为最不利计算截面的周长，不同冲击形态取值应按照相关规定。

3.如权利要求2所述的桥墩抗泥石流大块石冲击设计方法，其特征是：所述步骤(2)中，最不利计算截面的周长u_m按如下方面确定：

冲切区域认为是上部半径为a，底部半径R的不规则椎体区域，控制截面周长取距离冲击荷载作用面积周边0.5d_v处垂直截面的最不利周长，冲切面的形状按直线考虑，近似看作边长分别为D和2a+d_v的矩形截面，则有：

u_m＝4R+2D＝2(2a+2d_v+D)

d_v＝0.9d

d＝D-c-d_s/2-d_sv

其中：c为混凝土保护层厚度；d_s为纵筋直径；d_sv为箍筋直径。

4.如权利要求2所述的桥墩抗泥石流大块石冲击设计方法，其特征是：所述步骤(2)中，传递系数β按下式计算：

β＝β_Dη

其中，η＝min{η₁,η₂},η₁＝0.4+1.2/β_s,η₂＝0.5+α_sd_v/4u_m

式中：β_D为剪切厚度影响系数，当D不大于800mm时，取1.0，当D不小于2000mm时，取0.9，其间线性插值；η₁为冲切荷载作用面积形状的影响系数；η₂为计算截面周长与有效剪切厚度之比的影响系数；βs为作用面积为矩形时长短边尺寸之比，一般不宜大于4，当β_s小于2时取2，圆形冲切面取2；α_s为冲击位置影响系数。

5.如权利要求2所述的桥墩抗泥石流大块石冲击设计方法，其特征是：所述步骤(2)中，螺旋箍筋在冲切荷载方向上的分力F_s按下式计算：

F_s＝∑A_svf_yv(cotθ+cotα)sinα

式中，A_sv为单位间距内箍筋截面积；f_yv为箍筋强度；θ为冲切角，θ＝45°；α为螺旋箍筋与垂直方向的夹角，对于普通双肢箍筋α＝90°。

6.如权利要求2所述的桥墩抗泥石流大块石冲击设计方法，其特征是：所述步骤(2)中，预应力钢筋束力在冲切荷载方向上的分量F_p按下式计算：

F_p＝∑A_pσ_psinβ_p

式中，A_p为预应力钢筋的横截面积；σ_p为预应力钢筋的张应力；β_p为预应力钢筋与冲切裂缝的夹角。