橋墩計算長度的一種簡化計算方法

李新春

(廣州市市政設計研究院)

1 計算假設

實際上，橋墩上端往往設置支座，以板式橡膠支座為例，正常受力情況下(即不出現滑動或支座破壞)，支座的水平位移與轉角較小，說明此時上部結構對下部結構存在水平及彎曲約束。該情況下橋墩的上端約束不屬于前述特殊情況的任意一種，為得到該橋上部約束對橋墩的計算長度影響，可將結構計算圖示做如下簡化，暫不考慮樁基影響，按墩底固結處理，同時忽略上部梁體對梁端彎矩的約束作用以及墩身自重的影響。

計算公式及推導

根據上述簡化圖示，橋墩任意截面的彎矩M(x)=－Pcr(δ－v)+F(l－x)，

代入彎矩與曲率之間的關系M(x)=－EIv″，有

EIv″=Pcr(δ－v)－F(l－x)，

由圖示橋墩下端約束可知，

記上部結構其他橋跨對該橋墩的約束抗推剛度為k推合，并有將其代入上式，整理可得。

可得;

式中:l 為橋墩實際高度;EI 為橋墩截面抗彎慣性矩;k推合為其他相關橋跨對橋墩的約束抗推剛度;

通過求解式(1)進而可求得k 值，則Pcr=k2EI，由歐拉臨界值公式進而可求出橋墩計算長度

考慮特殊情況:

當上端自由時，即k推合=0，有tan(kl)=∝，即有kl=，可得，從而有計算長度系數μ=2。

當上端不移動鉸約束時，k推合=∝，tan(kl)=kl，可得kl=4.493 4，從而μ=0.7。

3 實 例

福建省平潭某橋，跨徑布置為5 ×25=125 m，上部結構采用先簡支后連續小箱梁結構，下部采用采用樁柱式橋墩，樁基直徑1.5 m，墩柱采用1.8 ×1.4 m，墩高依次為20 m、20 m、20 m、20 m，橋墩采用板式橡膠支座GJZ550 mm ×550 ×133 mm，橋臺采用四氟滑板橡膠支座。

以Z2 軸為例，其墩高h=22.405 m，由于該橋墩樁基入土即為巖石，且強度較大，及可按樁底固結考慮。E墩I墩=1.103 ×107kN·m2各橋墩、支座抗推剛度及組合剛度見表1。

表1 各橋墩的抗彎剛度

由文獻可知各橋墩之間的相互約束關系，即該聯橋跨對Z2 軸的約束剛度k推合=4.912E+0.5;

4 結 語

本文提出的計算方法綜合考慮了橋墩高度、剛度以及相鄰上部結構對該墩的約束作用，可避免橋墩設計過程中因計算長度取值不準確造成的過于保守及不安全設計，對設計有一定的借鑒作用。

［1］中華人民共和國行業標準.公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(JTG D62－2004)［S］.北京:人民交通出版社，2004.

［2］潘志炎，史方華高墩穩定性分析［J］.公路，2004，(9).

［3］龍馭球，包世華.結構力學［M］.北京:高等教育出版社，2006.

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