大跨橋梁超高墩柱穩定性能的傳遞研究

茅佳　楊娟

摘要：基于橋梁結構的穩定理論，文章借助軟件對某公路起高墩大跨橋梁進行了分析探討，主要是施工荷載、橋墩橫隔板等對施工時期穩定性的敏感程度。文章通過研究發現，橋墩橫隔板的間距大小對于橋梁的穩定性而言影響并不明顯，但是施工荷載的影響較為顯著，所以施工期間要注重施工荷載的平衡。

關鍵詞：大跨橋梁；超高墩；穩定性

我國的交通行業蓬勃發展，橋梁建筑業迎來了輝煌的時期。在我國的高山峽谷地區修建公路時，在越過深溝峽谷時需要引橋，就可能會需要高橋墩的建設。尤其隨著經濟、科技的不斷發展，在設計中對公路的平縱要求逐步在提升，造價與周圍環境的配合度也越來越高，那么勢必會在一些較為特殊的地形上進行高橋墩的修筑。在建設過程中，為了減少成本，空心薄壁墩在實際施工中被采用得越來越多，同時為了能維持其橋梁的穩定性，還需要在空心墩的內部設計一些橫隔板。

1穩定性理論

結構失穩主要指因為外力的影響而導致結構不再保持平衡狀態，逐漸失去平穩，稍微有點擾動都會導致變形擴大，最終破壞結構的穩定性。有兩類平穩問題，當將要達到臨界荷載點的時候，在原來的結構平衡狀態以外還可能存在第二個平衡點。極值點喪失穩定性，也就是說最初結構一直處于平衡態，后期隨荷載的加大而發生塑性變形，當荷載增大到一定值時，結構變形加速，乃至破壞結構。考慮力學方面，對結構的第二類穩定性進行分析，其實也就是一直進行幾何非線性和材料非線性平衡防城港的求解，不斷尋找其極限荷載。在實際情況中，工程的穩定性問題大多為第二類穩定。但是，第一類穩定特征值的求解相對較為簡單，并且大部分條件下兩類問題的臨界值差距較小，所以仍需要對第一類穩定問題進行分析研究。在對超高墩柱大跨橋梁穩定性進行分析時，其主要包括高墩自體穩定分析、主梁懸澆穩定分析、最終的全橋穩定分析，而結構的穩定性最弱的時期是施工到最大懸臂處的時候，因此對其的研究具有重要的意義。

2穩定性分析

2.1工程實際情況

本研究主要對某公路的某大橋進行分析，其跨徑總長為360 m，公路的設計荷載是一級，其主梁的斷面是單項單室截面。橋梁的墩柱結構為箱形薄壁空心墩柱，其最高為67 m，壁厚為0.5 m，樁長最長為22 m。本段主橋的特點在于墩柱高度較大，壁厚較薄，且懸澆段較長。其中0號選擇利用托架進行澆筑，剩下的均使用掛籃進行懸澆。橋型的總體布置詳情如圖1所示。

2.2最大懸臂施工時期的穩定性分析

當施工達到8號梁段的時候，結構懸臂的長度相當大，這個時候結構的穩定性最差，故對這個時期的結構穩定性進行分析是極其關鍵的。在懸臂進行施工的過程中，因為不平衡的荷載作用的影響，當橋墩的高度逐步開始增加的時候，其穩定性的安全性能逐漸變弱，所以應當對處于最大懸臂施工期內的最高墩柱的穩定性作出分析。

2.2.1橫隔板對穩定性的影響

對最高的10號墩柱，進行4種情況的設計，分別為：不設橫隔板、墩柱為全實心狀態、放置7塊或者13塊橫隔板。使其均處在承受各種荷載、自重等的最大懸臂施工時期，再對這4種情況進行分析探討。最終可以發現最大懸臂施工時期這4種情況，在前4階的時候屈曲模態振形大致類似，并且均未出現整體屈曲失去穩定性的情況，并不會出現局部失穩。這就說明了橫隔板的間距對于最大懸臂施工時期空心墩的穩定而言影響并不明顯。并且表1的數據，也能表明橫隔板設置的影響較小。即使選擇實心的橋墩，其屈曲模態特征值也并沒有高多少，甚至沒有超過5%。因此，在設計空心墩時，可以選擇減少橫隔板的設置數量，這樣不僅能夠有效地降低成本，同時還能夠使工程施工容易一些，縮短工期。

2.2.2施工荷載對穩定性的影響分析

首先將空心墩分為兩種情況：加施工荷載、不加施工荷載。兩種情況在各階的屈曲穩定特征值如表2所示，從表2中可以看出，當進行到最大懸臂施工的階段時，施工荷載的影響較為明顯，兩種情況的屈曲模態特征值有一定的差別。因此，當需要進行此類施工的時候一定要注重對施工荷載的控制，比如：掛籃、器具擱置等，才可以有效避免失穩問題。

3結語

總的來說，大跨橋梁超高墩柱的穩定性能是一個值得關注的問題，其對橋梁建設有重要的作用。通過本文的分析，可以發現，在進行橋梁墩柱設置時，減少橫隔板的設計，能夠有效地節約成本，同時降低施工難度，縮短施工周期。在大懸臂施工時期，要控制好施工荷載，維持墩柱的穩定性。