施工缺陷對薄壁橋墩極限承載力影響分析

(重慶交通大學(xué) 重慶 400074)

引言

國內(nèi)橋梁朝向中西部發(fā)展的同時，連續(xù)剛構(gòu)橋因為跨越能力大、受力合理、施工方便等優(yōu)點，在橋梁工程當中被廣泛使用。為了滿足跨越深溝峽谷的要求，混凝土薄壁高墩越來越高，甚至出現(xiàn)部分橋梁橋墩高度已經(jīng)超過了150m。薄壁空心墩大多為柔性高橋墩，相對比強度問題來說，其穩(wěn)定問題更為突出，同時也是控制橋墩構(gòu)造設(shè)計的主要因素[1]。

一、施工缺陷的主要因素

通過理論計算，比較有無初彎曲，得出了一個撓度放大系數(shù)，而這種理論結(jié)果于考慮初偏心時的撓度放大系數(shù)相似，初偏心的影響與初彎曲的影響類似，可以只考慮其中一個缺陷來模擬兩種缺陷[2]。

因此，本論文從初彎曲的角度來考慮幾何缺陷，得出幾何缺陷對于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的影響。

二、承受初彎曲后的撓度表達式

圖1

對于如圖1所示的坐標系建立方程，

我們這里作為近似常常采用邊緣纖維開始屈服時的強度來代替，既是使σm=fy。

三、算例分析

下面以上端自由，下端固結(jié)為例，計算橋墩在集中力作用下的臨界荷載，以及加入施工缺陷影響因素后的臨界荷載，并且進行對比。

某空心薄壁墩高55m，橋墩材料為C40混凝土，彈性模量為E=3.25×104MPa，泊松比為v=0.2，集中荷載F=3×108kN,橋墩橫截面外形尺寸為b×c=6.5m×3.5m。順橋向tc=0.60m，橫橋向壁厚t=0.20m，我們?nèi)∈┕と毕轂槎枕斊痞?5cm。

A=bc-(b-2tc)(c-2t)=6.5×3.5-(6.5-2×0.6)×(3.5-2×0.2)=6.32m2

四、結(jié)語

本文通過假設(shè)初彎曲曲線的方式來求出了承受施工缺陷下的曲線表達式，并且局部破壞來表達施工缺陷的影響，最終得到了臨界荷載的表達式，與理想狀態(tài)相比，此時的臨界荷載明顯降低。

通過對于施工缺陷的描述，可以進一步使用該理論對于其他相關(guān)領(lǐng)域進行理論推導(dǎo)。

【參考文獻】

[1]石雪飛，白午龍.基于穩(wěn)定性的高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋極限墩高研究[J].石家莊鐵道大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2013(9):13-17.

[2]周緒紅，鄭宏.結(jié)構(gòu)穩(wěn)定理論[M].北京:高等教育出版社，2013:33-38.

[3]嚴從俊.薄壁空心橋墩截面構(gòu)造研究[D].重慶:重慶交通大學(xué)，2017.

[4]S.P.鐵摩辛柯，J.M.蓋萊.彈性穩(wěn)定理論[M].北京:科學(xué)出版社，1965:33-35.