高樁承臺矮塔斜拉橋的彈性穩定性分析

【摘 要】穩定系數是高墩橋梁設計的一個重要參數。首先介紹了穩定分析的理論；然后以高樁承臺矮塔斜拉橋——龍湖大橋為例，探討了樁-土共同作用的模擬方法和樁-水共同作用的影響；最后給出了該橋最大懸臂狀態和成橋運營狀態的彈性穩定分析結果。研究結論表明可用等效嵌固長度考慮高樁承臺的樁-土共同作用，而樁-水共同作用對穩定的影響可忽略，高樁承臺矮塔斜拉橋表現為上剛下柔的特性，失穩形式多表現為樁基的彎曲。

【關鍵詞】穩定；高樁承臺；失穩形態；等效嵌固長度；矮塔斜拉橋

0.引言

自1988年法國工程師提出矮塔斜拉橋的設計比選方案以來，這種新型結構體系獲得迅速發展[1]。目前，國內跨徑大于100m的矮塔斜拉橋已有二十余座[2]。這種結構體系的受力特點介于斜拉橋和連續梁之間，具有塔矮、梁剛、拉索集中等特點。矮塔斜拉橋多采用塔梁固結體系，為了減小預應力、收縮徐變、溫度等荷載引起的主梁次內力，通常采用柔性雙肢薄壁墩，使得矮塔斜拉橋的失穩形式多表現為墩柱的縱向屈曲[3-4]。而常規斜拉橋的失穩形式多表現為主梁的面內豎向失穩或面外的橫向失穩[5]。但是對于采用高樁承臺的矮塔斜拉橋，下部結構墩柱和承臺樁基礎均為柔性結構，橋梁整體失穩形式如何，樁-水-土的共同作用對穩定性的影響如何，均值得進一步探討。

1.穩定理論

所謂結構失穩是指在外力作用下結構的平衡狀態開始喪失穩定性，稍有擾動后變形迅速增大，最后使結構遭到破壞。……