山区桥梁空心薄壁高墩横隔板设置方法浅谈.pdf

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1、山区桥梁空心薄壁高墩横隔板设置方法浅谈■叶敬彬一广东省南粤交通投资建设有限公司。广东广州510101摘要：近年省内山区桥梁建设渐多，空心薄壁高墩越来越多的用于越山区河流、峡谷，而空心薄壁高墩的横隔板的设计方法国内一直未明确，未有固定准则。凭经验设计为主，会导致增加非必要造价及施工工序问题。为此，本文引用近来相关同行研究成果并结合国内外研究现状，浅谈空心薄壁高墩横隔板设置方法，提议深化研究方向，对进一步优化空心薄壁高墩设计，推进山区公路桥梁建设具有一定意义。关键词：山区桥梁空心薄壁高墩横隔板近年，为进一步加快高速公路外通内连工程、省内干线工程和区内联网建设，全省大力推进省东西北地区的高

2、速公路建设。省东西北部地区大部分为山区，在山区进行公路建设经常要跨越河流、峡谷等复杂地形，因势陡峭相对落差较，高桥墩的修建日益增多。初步调查结果表明：在已成或正设计规划中的高等级公路，墩高超过40m的高墩桥梁占总数40％。本文通过结合已实施项目山区桥梁的经验及国内外最新研究情况，对空心薄壁高墩横隔板设置方法作探讨。1传统设计、施工工法与存在问题通过经济性、适用性对比分析，并结合美观考虑，高墩主要采用空心薄壁结构。空心薄壁高墩墩身的传统设计一般包括实体过渡段、标准段和横隔板；其中，一般每20—30m设置一道横隔板。然而，山区的桥梁建设，由于设置于深山沟壑，施工场地、空间十分狭小，便道修

3、建困难，大型施工设备难以通行并直接抵达墩位。为此，无支架施工法在薄壁空心高墩施工中得到了广泛采用；目前，高墩施工的主要工法有：液压提升系统与模板配合的滑模爬升法、塔式吊机与模板配合的翻模法。常用的高墩施工法，施工至横隔板位置时，需要重新拆装内模以完成横隔板浇筑后，方可继续向上施工。显然，横隔板的设置使连续施工中断，成为影响施工速度的主要因素。根据统计，空心薄壁墩标准段施工速度一般为：滑模法4m／d，翻模法1．5m／d，每道横隔板施工需时约6d。以高度为60m、设置三道横隔板的高墩为例，完成桥墩横隔板施工所耗费的时间可占桥墩施工总时间的30％以上。2存在问题为确保高墩的稳定，防止局部失

4、稳，桥梁设计工程师一般采取设置横隔板的方式对结构予以加强，但并未清晰地认识到横隔板对局部稳定的作用机理，未清楚横隔板设置的必要性及原则等问题，以致实际工程设计中高墩横隔板的设置稍随意，一般根据经验判断设计。而所设计的横隔板却并非一定对高墩的稳定起到加强作用，同时可能会对现场实际施工增加难度、延长工期。3国内外研究概况及发展趋势对于空心高墩中设置横隔板的研究，陈辉Ll一通过计算分析，认为横隔板对空心高墩的静力承载力没有影响，对局部稳定性有强化作用，并从竹子仿生学角度出发提出了两端密集、中间稀疏的横隔板设置原则。何黎【23通过参数分析，认为当空心桥墩长细比小于等于5时，局部稳定问题较为突

5、出。管敏鑫l31通过理论和实验结果的比较分析认为：对于钢筋混凝土圆形空心墩，当∥r≥1／13．5时(t为壁厚，r为中面半径)、对于钢筋混凝土矩形空心墩，当q／b≥1／20(适用范围：ct(tflb)≤l；b为矩形长边长度，t0为长边壁厚；c为矩形短边长度，t为短边壁厚)时，可以不必设置横隔板，而且不用考虑空心桥墩的墩壁局部稳定问题。对于一般尺寸的空心桥墩，以上两式得出的最小壁厚足以满足局部稳定的要求。但是，若仅减小墩壁的厚度，由于混凝土收缩、徐变及温度应力等因素的影响，墩身往往会产生竖向裂纹，墩壁的厚度越小，墩身内外的裂纹就越可能贯通。内外裂纹一旦贯通，墩壁发生局部失稳的临界应力就会

6、大大降低而极易局部失稳。同时由于没有设置横隔板，墩身的裂纹可能会沿柱面母线不断地扩展，这对于整个墩身结构而言，后果是不堪设想的。因此，为防止竖向裂纹的扩展，对于混凝土空心桥墩来说，上面限值可适当放大，并且宜在墩身按一定间距布置箍筋和环向钢筋。李国豪¨j在《桥梁结构稳定与振动》中给出了五种端部支撑条件下，板的弹性翘曲临界应力的解析解。彭元诚等【5j在此基础上，基于限制壁板边长与壁厚的比值使局部屈曲应力高于材料极限强度的设想，将四边简支板的弹性翘曲临界应力解析解变换，并考虑一定的安全系数，得到了箱型薄壁截面临界局部稳定宽厚比的计算公式。铁道科学研究院西南研究所在1975年曾对矩形、圆柱形

7、、圆锥形空心墩进行墩身应力的光弹模型实验，实验结果表明，三种模型在中心受压和偏压作用下，空心墩会突然发生脆性破坏，破坏前无显著征兆，发生破坏时的应力值和混凝土的抗压强度基本一致。因此可认为属于强度破坏。而不是因为局部失稳而破坏。对有横隔板模型与无横隔板模型进行比较分析的结果表明，有横隔板的模型并不能明显提高空心墩的承载能力，两者均属于强度破坏。对于有横隔板的模型，其横隔板之间的壁板会被压坏。而在横隔板附近的壁板却比较完整而很少出现裂缝，这表明横隔板具有很明