高墩稳定性研究分析-论文.pdf

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1、公路与汽运182Highways&AutomotiveApplications总第163期高墩稳定性研究分析余钱华，罗魁(长沙理工大学土木与建筑学院，湖南长沙410004)摘要：以矮寨刚构桥为工程背景，利用MIDAs／Civi1建立有限元模型，对高墩进行稳定性分析，主要考虑风荷载、初始偏心及局部材料缺陷对高墩稳定的影响。结果表明，在风荷栽作用下，高墩稳定性较好，表现为顺桥向弯曲失稳；随着初始偏心距的增大，桥墩的稳定安全系数逐步减小，同时由于高墩的细长比较大，其位移效应不能忽略，在对其进行稳定性分析时，应考虑几何非线性的稳定安全系数；高墩的稳定安全系数随着局部材料强度的降低而逐渐减小，局

2、部材料缺陷发生位置越靠近墩底，其安全稳定系数越低。关键词：桥梁；高墩；稳定性；风荷载；初始偏心；材料缺陷中国分类号：U443．22文献标志码：A文章编号：1671—2668(2014)04—0182—03连续刚构桥由于其受力合理、施工简单方便等+116m+67m(见图1)，桥面全宽24．5m，采用单优势在高墩大跨度桥梁建设中备受青睐。高墩连续箱单室箱形截面，箱梁梁高、底板厚度均按二次抛物刚构桥汇集着连续刚构桥和高墩的特点，连续刚构线变化；主跨T箱梁根部梁高8．5m，跨中梁高3．5桥由于无需设置伸缩缝从而行车平顺，墩梁固结共m，顶板全宽12m，底板宽度6．5m，腹板厚度0．45同参与工作

3、使得活载引起的跨中弯矩及其恒载内力～0．8m，边跨和中跨合龙段及其墩顶设有厚度不都比连续梁桥小，且无需设置大吨位支座，横向抗扭等的横隔板。主跨及副跨T箱梁按1～4墩共4和纵向抗弯刚度大；而高墩作为一种柔性体系，对温个“T”对称悬臂现浇施工，除0梁段采用塔设托架度变化、砼收缩徐变等因素产生的结构附加内力的浇筑完成外，其中副跨T箱梁的0块还须采用墩减小具有一定的影响作用。但桥墩高耸化、箱梁薄梁临时固结，其余梁段采用挂篮悬浇，两边跨14．5壁化以及高强度材料的应用，结构整体和局部刚度和22．5m现浇段采用满堂支架浇筑。预应力三向的下降使得稳定问题显得比以往更为关键，应将其布置，采用后张法进行

4、张拉。桥墩高达100m，1#～放在与刚度同等重要的位置。同时对高墩大跨度桥3桥墩设计为双肢空心墩，两肢间中心距7m；4梁来说，施工中的稳定性常成为验算和校核的控制墩设计为双柱式方墩，墩顶通过横撑相连，墩柱为因素，而这些稳定性分析主要是针对高墩的非线性2．8m方形墩(切角0．5m×0．5m)。全桥合龙顺对结构受力的影响、抗风稳定性分析及全桥营运阶序为先同时合龙两个边跨，接着合龙近边跨两个中段的稳定性等问题进行的。因此，对于这类桥梁的跨，最后合龙中问跨。设计和施工，有必要进行稳定性验算，特别是高墩的-·-----—--—-—·-—---—-——561·—，--—-------—。。—-·-

5、·--·--——88145．145．116．67稳定性分析，以保证结构安全，为今后在实际工作中遇到类似情况时提供一种有意义的、经验性的指导。该文以矮寨刚构桥为背景，通过建立高墩的有限元模型，进行结构仿真计算，分析风荷载、初始偏心及局部材料缺陷对高墩稳定性的影响。l工程背景图1矮寨刚构桥立面布置(单位：m)矮寨刚构桥地处湘西自治州吉首市矮寨镇，是2风荷载对高墩自体稳定性的影响分析一座预应力砼变截面刚构和连续梁组合结构桥，桥位区属低山地貌，地形起伏大，切割深，桥最大架空风荷载即风对工程结构所产生的作用力，风以高度110．50m。桥梁跨径组合为88m+2×145m一定速度从桥的两侧绕流过去，

6、在桥梁表面产生压2014年第4期余钱华，等：高墩稳定性研究分析183力，工程结构和风荷载之间具有相互作用的效果，通下的最小稳定系数。由拱桥和斜拉桥最小稳定极限常在进行风荷载计算时分为两种情况考虑：一是动值为4的规定，从表2可以看出：桥墩表现为纵向弯力荷载，二是静力荷载。针对T形刚构桥的稳定性曲失稳，各工况下结构的稳定系数均大于4，说明桥分析，建模时考虑静风荷载，即把风流假设为稳定均墩的自体稳定性较好。匀流。横桥向的设计基准风压可根据JTGD60—高墩作为一种砼结构柔性体系，可以将其视为2004~公路桥涵设计通用规范》计算：轴压杆。在施工过程中可能由于模版安装不到位、F^一是0是1k3W

7、dA钢筋放置不准确以及砼搅拌不均匀等因素造成高墩产生初始偏心。由于存在初始偏心，在竖向荷载的w一作用下将产生附加弯矩，导致其侧向挠度增加，对砼轴压杆的稳定性造成不利影响。w。一等取矮寨刚构桥93m高墩为研究对象，分析初d=k2愚5lo始偏心对高墩稳定性的影响。在墩顶0块中心位y一0．012017e一。·。。。置施加一1000kN的力(如图2所示)，初始偏心e。式中：F代表横桥向风荷载标准值(kN)；是。为设从零开始，依次增加0．5m，最大偏心距