百米双肢薄壁高墩施工阶段的稳定性分析

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1、总第12期百米双肢薄壁高墩施工阶段的稳定性分析39百米双肢薄壁高墩施工阶段的稳定性分析魏剑峰。(1．中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司，湖北武汉430034；2．桥梁结构安全与健康湖北省重点实验室，湖北武汉430034)摘要：城川河特大桥主桥上部结构为(70+4×132+也没有可供参考的各类荷载作用下稳定分析的方70)m预应力箱形梁连续刚构，主墩设计为空心薄壁双肢法，一般采用建立实体模型，然后采用有限元模型分墩，最高墩(5号墩)墩身高度达113．575rn。为确保在主梁析软件进行计算及分析。施工

2、阶段高墩的安全性，建立了双肢薄壁高墩有限元模型，本文以在建山西省霍州至永和关高速公路隰采用有限元分析软件MIDAS对高墩在主梁施工过程中的县段城川河特大桥为背景工程，建立有限元模型，稳定性进行分析，给出相应屈曲模态，分析了易发生失稳的对城川河特大桥主梁施工阶段高墩的稳定性进行最大悬臂阶段薄壁墩的受力特点。研究结果表明，在施工荷了分析。载及相关荷载作用下，该桥桥墩的稳定系数都大于7，满足规范要求。关键词：连续刚构桥；桥墩；主梁施工阶段；稳定性；有2工程概况限元法城川河特大桥为全线控制性工程，跨径布置为(

3、3×40)m+(70+4×132+70)m+(3×40+3×1引言30)m，桥梁全长1005．5rfl，主桥上部结构为(70+双肢薄壁高墩连续刚构桥由于施工便捷并且经4×l32-970)m预应力箱形梁连续刚构(图1)，主济效益突出，在国内、外一系列中等跨度桥梁中被广梁采用挂篮悬臂浇筑施工，悬臂浇筑节段共15个。泛采用ll1]。但这种高墩结构桥墩的长细比一般较主桥主墩采用单箱截面空心薄壁双肢墩，截面尺寸大，其在主梁悬臂施工阶段的稳定问题非常突出。为6．0mX3．0rn，墩身最高为l13．575ml引桥下

4、一般高墩结构的设计由稳定来控制而不是传统的强部结构为等截面空心薄壁墩和双柱式墩，等截面空度控制[2]。分析现阶段的研究发现，对连续刚构桥心薄壁墩截面尺寸为5．5rn×3．0m，双柱式墩有的高桥墩稳定性没有完善的统一解答，国内、外规范1．8m和2．0m两种直径。霍州永和关7000．哥图1城川河特大桥主桥整体布置示意收稿日期：2013一O8—29作者简介：魏剑峰(1986一)，男，助理工程师，2009年毕业于江南大学土木工程专业，工学学士，2011年毕业于西南交通大学建筑与土木工程专业，工学硕士。40桥梁

5、检测与加固3稳定性分析3．1计算模型连续刚构桥的非线性稳定性系数最小值在相关规范并没有完善地给出，现有规范给出的建议值为4～5I3“]，但这是针对线弹性稳定性系数。因此为便于计算结果按规范评判，对于城川河特大桥的高墩稳定性分析主要求解线弹性的稳定系数。采用梁单元建立结构纵向计算模型，共228个单元。模型的边界条件与施工过程一致。纵向计算图35号墩悬臂浇筑1阶屈曲模态(最大悬臂阶段)模型见图2。计算采用以下假定：主梁为全预应力从T构各个施工阶段计算分析结果可以看出，构件，不考虑普通钢筋参与结构受力；不考

6、虑横向和各个阶段高墩的线弹性稳定性系数基本上都满足相竖向预应力。关规范要求。随着T构悬臂阶段的延长，稳定系数从17降至7，其中最容易失稳的最大悬臂阶段，其稳定系数也达到了7，满足相关要求。但是在施工过程中应随时观测，不得随意增加不平衡荷载。参考《公路桥梁抗风设计规范》(JTG／TD60—01—2004)l5，根据全国基本风速值和基本风速分布图，取5O年重现期基本风速值25m／s，对其最大悬图2计算模型臂阶段进行风荷载验算，验算结果满足规范要求。由T构施工阶段各个屈曲模态可知，高墩墩底3．2各阶段稳定性

7、分析结果在主梁施工阶段中，悬臂阶段是高墩最容易发附近最容易发生局部失稳，施工时也需要随时观测、生失稳的阶段，必须对各施工阶段的T构进行整体定期检查来避免发生失稳事故[6]。稳定性分析。本文给出最高墩5号墩(113．575m)T构稳定性分析计算结果(表1)，限于篇幅本文只4建议给出1阶屈曲模态(图3)。基于本文分析，以保证高墩大跨度连续刚构桥表15号墩悬臂阶段各施工阶段稳定计算结果悬臂施工过程中的稳定性为主要目的，对高墩大跨度连续刚构桥悬臂施工过程提出以下建议。(1)在高墩大跨度连续刚构桥悬臂施工过程中

8、，首先应避开雷雨大风等恶劣天气进行长悬臂施工，这是稳定安全的首要措施。(2)薄壁空心高墩墩身柔度大，在施工中受到日照引起的温差、风荷载、机械振动以及施工偏载的影响，墩身轴线会发生弯曲和偏移，在上部结构荷载作用下使高墩处于偏心受压状态，会降低高墩结构的稳定性。故应加强对高墩轴线垂直度的施工监控，以防止其出现偏斜、弯曲等几何缺陷。(3)施工中采取一些临时措施，以利于抗风：①当主梁处于悬臂施工状态时，为了保证高墩的稳定性，要求在高墩墩顶横桥向两侧张拉缆索来加强