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1、!R桥梁建设!!’""%年第!期文章编号!!""#$%&’’!’""%""!$""!R$"%高桩承台的稳定分析乐云祥!!任!飞’!常!英’!!E同济大学桥梁工程系"上海’"""P’#’E湖北省交通规划设计院"湖北武汉%#""(!$摘!要!高桩承台的稳定!在设计与施工过程中是值得关注的"结合某桥设计实践!按弹塑性有限元方法!对高桩承台的稳定性进行了分析!解算了结构的极限承载力"关键词!承台#稳定分析#承载力#有限元法中图分类号!)%%#E’(")%%!文献标识码!*1.’:%(%.#/+’(#$%$*0
2、S(,5’.,9!%(,)’-$!#F)*G9&’#B"3*+7&-.’7$)7(-’E&0-.!!EV9@478A958.0S726<9;5<2599725<#?.5#+-45<-42’"""P’#1-254$’Ec:B92Z7.325,24/]5=828:89.01.AA:52,482.5=Z/45525<456V9=2<5#L:-45%#""(!#1-254"/:$.3’&.%?-9=84B2/28>.09/934896@2/9,4@=2=452==:969=97325
3、<,.5,975928-97258-969=2<5@7.,96:79=.748,.5=87:,82.5=84<9=EL28-7909795,98.8-9@74,82,4/69=2<5.04B726<9#8-9=84DB2/28>456:/82A489,477>25<,4@4,28>.08-99/934896@2/9,4@=.08-9B726<9479,.A@:896B>5:DA972,4/A98-.6C5.I54=9/4=8.D@/4=82,0252899/9A958454/>=2=E;,#<*39$
4、%@2/9,4@$=84B2/28>454/>=2=$,477>25<,4@4,28>$0252899/9A958A98-.6=!前!言考虑结构的几何非线性与材料非线性特征#按第二在桥梁工程中#稳定问题与强度问题具有同等类稳定运用数值方法进行分析&重要的意义&随着桥梁跨径的不断增大#桥墩’塔高本文结合某桥工程实例#以上述思想为指导#对耸化#箱梁薄壁化以及高强材料的应用#结构整体和该桥主墩高桩承台的稳定性分别按第一类稳定和第局部的刚度下降#突显出稳定问题的重要性&所谓二类稳定进行了分析#求得了在最不利荷
5、载组合工结构失稳是指在外力作用下结构的平衡状态开始丧况下#结构相应的极限承载力!承载能力极限状态"#失稳定性#稍有扰动!实际上不可避免"则变形迅速为高桩承台桥墩的优化设计提供了依据&该桥跨越(!)增大#最后使结构遭到破坏&水库库区#从桥位处地质和水文资料来看#桥墩处水一般来说#结构的稳定是相对于某种特定荷载深较大#岩石坚硬#为了尽可能保证基础施工的可(’)而言的&就第二类稳定而论#结构开始保持在一靠#施工难度最小#封底混凝土厚度较小#主墩承台个平衡状态#随着荷载的增加#在应力比较大的区域设计为高桩承台
6、#见图!%高桩承台墩身高’&E%%R出现塑性变形#结构的变形很快增大&当荷载达到A#承台厚(E"A#桩长R%E"A#嵌入基岩!"E"A&一定数值时#即使不再增加#结构变形也自行迅速增墩身为钢筋混凝土薄壁结构#桩基采用桩径,’E"A大以至于使结构破坏&这个荷载实质上是结构的极的钻孔灌注桩&限荷载&自然地#稳定问题与非线性问题耦合在一起了&如按第一类稳定问题处理实际工程问题#所>!静力稳定性分析与结构极限承载力求得的临界荷载是第二类稳定的上限值&此时必须根据高桩承台的施工方案#在高桩承台施工过收稿日期!’
7、""#$!"$!!作者简介!乐万方数据云祥!!P&%$"#男#博士生#!PP(年毕业于重庆交通学院#工学学士#!PPQ年毕业于重庆交通学院#工学硕士#现为同济大学桥梁系博士研究生&高桩承台的稳定分析!!乐云祥!任!飞!常!英!&!!在小变形情况下!(1)#与应力水平成正比!由于发生第一类失稳前满足线性假设!应力与外荷载成线性关系!故与参考荷载*!+对应的结构几何刚度阵为(1)!临界荷载为*!+*!+!那么在临界#,7U&荷载作用下结构的几何刚度阵为(1)(1)!稳#U&#定问题进而转化为数学上的求解特
8、征值的问题"F(1)")&(1)#F#"!!此为第一类线弹性稳定问题的控制方程&建立单桩有限元三维计算模型!见图’!解出有限元的特征值解"!&可见!解析解与有限元解,7U!PQQ&C_误差为"E’(T&当有限元网格进一步细分后!有限元解逼近解析解&图=!高桩承台程中!应考虑’种工况下此结构的静力稳定性"一是单桩#自立$承载状态%二是高桩承台整体承载状态&综合本桥特定的桥型’跨径大小以及桥位所处的地理位置考虑!在静力稳定性分析中!静风荷载对高桩承台的影响甚
