钢管混凝土叠合柱屈曲分析及施工技术研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com74世界桥梁2014，42(4)钢管混凝土叠合柱屈曲分析及施工技术研究王毅。程波，谢波，周松国。(1．浙江省长兴县交通运输局，浙江长兴313100；2．浙江工业大学建筑工程学院，浙江杭州310014；3．温州路港集团有限公司，浙江温州325014)摘要：腊八斤特大桥主桥为连续刚构，采用钢管混凝土叠合柱桥墩(由4根外侧包裹钢筋混凝土的钢管混凝土柱组成，柱之间采用钢筋混凝土腹板连接，桥墩为内部空心结构)，最高桥墩高182．64m。为给高墩的施工及质量控制提供理论依据，采用ABAQUS和MIDAS软件对高墩进行屈曲和受力分析，研究墩

2、顶施工偏差和支撑对高墩极限承载力的影响。结果表明：桥墩极限承载力随墩顶施工偏差的增大而不断减小；横撑和斜撑对高墩的整体稳定极限承载力影响较小。为减少施工过程对桥墩极限承载力的影响，保证墩身线形和施工质量满足要求，研究了高墩施工技术，即采用全站仪和激光垂准仪开展高墩中心、垂直度及高程监测，采用高抛免振捣、对角线对称浇筑混凝土和钢结构高空吊装等施工技术。实桥应用表明，实际累计施工偏差约为0．072m，满足施工过程中高墩线形及其它质量控制要求。关键词：连续刚构桥；桥墩；钢管混凝土叠合柱；屈曲分析；施工偏差；应力；有限元法；高空吊装；高抛免振混凝土中图分类号：U443．

3、22文献标志码：A文章编号：1671—7767(2014)04—0074—051引言线，所研究的施工偏差包括整体和局部几何施工偏随着重点发展西部地区战略方针的实施，近年差。为给钢管混凝土叠合柱高墩的施T及质量控制来西部地区的桥梁建设事业得到了蓬勃发展。在西提供理论依据，本文以腊八斤特大桥为背景，在现有部地区山高、坡陡、水深、流急的地方修建跨越深谷文献基础上，采用有限元法进行高墩屈曲和受力分的桥梁，桥墩通常很高，有的甚至超过100m，而且析，研究墩顶施工偏差和支撑对高墩结构极限承载桥墩的构造形式也趋于多样化。力的影响；结合分析结果进行高墩施工技术研究。钢管混凝土叠

4、合柱抗震性能好、承载力高，在高烈度地震地区建设具有一定的优势_1]，如于20012工程概况年修建的重庆奉节梅溪河桥和2005年修建的四川腊八斤特大桥位于荥经县凰仪乡境内，主跨为巫山长江大桥，桥墩都是采用钢管混凝土叠合变截面连续刚构，主桥长610m，共设5个钢管混凝柱“]。这些工程应用加快了钢管混凝土叠合柱的土叠合柱桥墩(见图1)。其中1O号桥墩高182．64理论研究，在钢管混凝土叠合柱承载力计算方面，徐m，桥墩内倾坡度为70：1，桥墩内4根钢管混凝土兴等采用i维虚拟层合单元法，对纯混凝土轴心的直径为1320mm，外侧包裹厚度为100mm的钢受压构件和圆钢管混凝土

5、在轴向荷载作用下产生的筋混凝土，总直径为l520mm。4根钢管混凝土之稳定承载能力和材料承载能力问题进行了分析比间采用钢筋混凝土腹板连接，腹板的厚度为0．5m。较。严志刚等建立三维钢管混凝土梁单元，采用整个钢管混凝土叠合柱是个内部空心结构，每隔12双线性随动硬化模型模拟钢管的本构关系，对钢管混凝土构件进行了荷载～变形关系全过程分析。m设置1道横隔板(横隔板的厚度为0．36m)，以增Hajjar等l_7采用纤维模型法对钢管混凝土构件在压强桥墩的整体稳定性。在腹板的四周，每一层横隔弯荷载作用下的极限承载力进行计算，分析了钢材板处都布置有横撑和斜撑(材料为Q235一B

6、钢材)，和混凝土强度及截面宽厚比等参数对压弯构件轴力截面大小为0．2m×0．2m×0．006m。腊八斤特大～弯矩曲线的影响。Svensson等采用数值方法桥1O号桥墩如图2所示。得出了考虑施l丁偏差的钢格构柱的荷载～位移曲收稿日期：2013—0715基金项目：国家自然科学基金项目资助(50908211)；浙江省交通厅资助项目(2010H17)；浙江省自然科学基金资助(IY13E080014)作者简介：王毅(1976一)，男，高级工程师，2005年毕业于重庆交通学院交通土建专业(E—mail：401149974@qq．corn)。学兔兔www.xuetutu.co

7、m钢管混凝土叠合柱屈曲分析及施工技术研究王毅，程波，谢波，周松国75本构关系进行构件的后屈曲分析¨]。其中1阶屈曲模态特征值的计算公式为口：([K]+s]){}一0式中，[s]为应力刚度矩阵；[K]为刚度矩阵；{)为位移特征值矢量；为特征值。3．3非线性后屈曲分析在非线性后屈曲分析中，极限承载力计算分别10号单位：m考虑了钢管混凝土叠合柱顶部不偏移，偏移0．1，图l腊八斤特大桥主桥立面布置示意0．2，0．4，0．6，1．0，2．0，4．0，10．0，50．0m共1O种工况。根据这些工况的计算结果，可以得到极限承载力随施工偏差的变化曲线(见图3)。至＼瞄肇渤枷姗瑚

8、㈣单位：m1O2O3O4