山区空心薄壁高墩的构造与力学分析

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1、公路2007年11月第11期HIGHWAYNov.2007No.11文章编号:0451-0712(2007)11一0046-05中图分类号:U443.22文献标识码:B山区空心薄壁高墩的构造与力学分析李，容‘，叶燎原2，周亦唐，(1.昆明理工大学建筑工程学院昆明市65022432.云南大学昆明市650091)摘要:对空心高墩的构造和受力特点进行了总结.对桥墩的静动力分析和稳定性分析进行了探讨，通过分析和比较，得出了一些结论，提出了一些建议.关谁词:空心薄壁墩，高墩;非线性，稳定性;地震响应在我国西南山区的高等级公路建设中，由于地空心段是薄壁高墩的主要构造，一般

2、空心段高形的变化较大，高桥墩占了很大的比例，墩高达到度6^10m，而为了确保空心段不至于发生局部屈50m以上的高桥是非常多的，有的甚至超过100m,曲破坏，其壁厚不宜小于D/15(D为圆形截面内外对于此类桥墩，出于经济、美观和实用的考虑，需要半径之中值或矩形截面长边长)。空心段的高度同时做得比较轻巧。空心薄壁高墩正是为实现下部构造也决定了横隔板的位置。的轻型化而采用的一种桥墩形式。为了调节空心墩内外温差及其他要求，还设有空心薄壁高墩具有明显的优越性，它具有较好通风孔、进人孔和排水孔等。的经济性，它可以较少的材料获取较大的截面抵抗1.2空心高墩的受力特点矩，既能

3、充分发挥材料的力学性能，又能较经济地满高墩设计与常规桥墩相比，高桥墩的墩身压应足刚度要求，结构整体性好。因此，在山区，特别是对力已不再控制设计，而自振周期、风振影响、日照位抗震设防有较高要求的山区，空心薄壁高墩往往被移等却成为高墩设计中必须考虑的因素，稳定性、墩大量采用。顶位移和自振周期成为墩身截面设计的控制条件。高墩的柔度一般很大，因此其自振周期较长。因1空心薄壁高墩的构造特点及受力性能此，在进行高墩的抗震计算时，必须多取几个振型进1.1空心薄壁高墩的构造特点行计算，才能满足计算精度要求，最好能进行时程分空心薄壁式高墩一般包括实体过渡段，空心段析。另外，高桥

4、墩的柔性，使墩顶在地震作用下产生和隔板。对于抗震结构来说，质量的分布会对其自振较大的位移，这样，可能导致桥梁的横向或者纵向的特性产生影响，因而实体过渡段高度的大小、空心段碰撞，从而最终导致上部结构的落梁。的高度以及隔板的位置有时候对桥墩的地震响应是风荷载是高墩的主要侧向荷载之一，它对高墩会有所影响的。的作用有静力和动力两部分，顺风向的风力分为平空心高墩顶部，由于承受上部结构传来的强大均风压和脉动风压，平均风压的作用性质相当于静集中力，需要设置较厚实的帽梁，在帽梁与空心截面力，用静力计算方法分析。脉动风压是因风的不规则的衔接处，为使应力在墩身内更好地传递与分布，

5、需性引起的，其作用性质是动力的，引起结构振动，由要设置墩顶实体过渡段，墩顶实体过渡段过大，会导于脉动风的强度是随时间按随机规律变化，则应按致桥墩的柔度进一步增加。另外，在墩身与基础的连随机振动理论计算。在横向风流经过桥墩时产生旋接处，由于刚性基础的固端作用，空心高墩在动力荷涡，由于旋涡规则和不规则脱落等原因，产生横向风载振动作用下，会产生固端干扰应力，同样，在基顶振偏心时还产生扭转振动。因此，对刚度较小的高截面为使墩身应力很好地传递到基础，必须设置墩墩，风振影响不能忽略。身实体过渡段。实体过渡段高度一般在1.5m左右。在日照温度应力荷载作用下，空心墩沿横向产收

6、稿日期:2007-05-18万方数据2007年第11期李睿等:山区空心薄壁高墩的构造与力学分析-47一生的温差约束应力往往超过了活载效应。由于公路单元中性轴的位置变化;桥梁横向构造需要桥墩的横向尺寸很宽，往往采用③不考虑钢筋的滞回效应，不考虑混凝土拉应矩形空心薄壁墩，这样一来，可能导致空心墩截面的力作用;角点位置产生应力集中，从而导致裂纹的产生。④截面混凝土的应力应变关系曲线还是服从单轴轴压关系曲线，混凝土的应力应变关系采用3次2空心薄壁墩的受力计算方法曲线。21静动力计算方法a(e)=ao+a,e+a2产+a3砂(3)本文编制杆系结构有限元来对桥梁进行静动力

7、式中:ao=O,a,=Eo,a2=3大‘/硫-2EdF.,a3=分析和稳定性分析，将上部结构和下部结构都按空Eo/e,'.--2f'14,‘为混凝土的极限应变，取‘=间梁单元来模拟，利用有限元程序进行计算。0.0035,Eo为混凝土的初始弹性模量，暂取E。二2.2几何非线性1.2E,,f，为极限抗压强度。儿何非线性采用UL列式法，单元的变形行为(2)地震响应分析时，考虑材料非线性的恢复力的描述建立在3个构形的基础上，3个构形分别表示模型。为Co(初始构形),C,(要求解的构形的上一次构形即在进行考虑材料非线性的地震响应分析时，恢复参考构形)和C,(要求解的构形

8、)。力模型的选取非常重要。很多恢复力模