施工缺陷對薄壁橋墩極限承載力影響分析

(重慶交通大學 重慶 400074)

引言

國內橋梁朝向中西部發展的同時，連續剛構橋因為跨越能力大、受力合理、施工方便等優點，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，甚至出現部分橋梁橋墩高度已經超過了150m。薄壁空心墩大多為柔性高橋墩，相對比強度問題來說，其穩定問題更為突出，同時也是控制橋墩構造設計的主要因素[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，而這種理論結果于考慮初偏心時的撓度放大系數相似，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構穩定的影響。

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，我們取施工缺陷為墩頂偏移Δ=5cm。

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

四、結語

本文通過假設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領域進行理論推導。

【參考文獻】

[1]石雪飛，白午龍.基于穩定性的高墩大跨連續剛構橋極限墩高研究[J].石家莊鐵道大學學報(自然科學版)，2013(9):13-17.

[2]周緒紅，鄭宏.結構穩定理論[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造研究[D].重慶:重慶交通大學，2017.

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