四肢变截面空心薄壁高墩的线性稳定性分析

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1、第35卷，第6期公路工程Vo1．35，No．62010年12月HighwayEngineeringDec．，2010四肢变截面空心薄壁高墩的线性稳定性分析夏文敏，许捷飞(海南省公路勘察设计院，海南海口570206)[摘要]以一工程实例，运用有限元软件MIDAS／CIVIL，建立梁单元和板单元空间有限元模型，分别对在施工阶段高度为179．3m的12四肢变截面空心薄壁高墩进行动力特性分析及线性稳定分析，得出在最大悬臂施工阶段线性稳定安全系数均大于规范规定值，但该值偏于不保守，是设计参考值的上限。[关键词】刚构

2、桥；高墩；稳定性；极限荷载；有限元[中图分类号]U443．22[文献标识码]B【文章编号]1674-0610(2010)06—0124一o4Linearstabilityanalysisoflimbscross—sectionhollowthin-wallhighpiersXiawenmin，Xujiefei(HighwaysurveydesigninstituteinHainanprovince，HaikouHainan570206，China)[Keywords]bridge；pier；stabili

3、ty；ultimateload；finiteelement该桥主桥跨度分别为106+4×200+106m，全桥总l工程概况长227lm，上部连续刚构箱梁采用c。预应力钢筋本文研究的某特大桥是拟建在厦门至成都高速混凝土悬臂浇注，为3．5～12m的变高度混凝土箱公路湖南段的一座高墩大跨连续刚构桥。该桥主桥梁，箱梁高度按1．8次抛物线变化，下部墩柱采用如图1所示，其中8～12桥墩采用四肢薄壁空心c钢筋混凝土，墩柱截面纵桥向按1：200放大，其墩，墩高分别为155．2m、164．6m、168．5m、172．9m、

4、中8～12桥墩每隔60m高度设置一道横系梁。179．3m，其中第12号墩高179．3m，属于目前世界由于该桥具有薄壁、墩高的特点，高墩的稳定性问题上已拟建成的连续刚构桥桥型中最高的桥墩之一。比较突出。图1某特大桥主桥立面(单位：cn1)2分析模型的建立及动力特性分析姜孟篓栅垫本文采用MIDAS／CIVIL大型通用计算机分析结构的动力特性分析能够在一定程度上检验有软件，分别采用梁单元和厚板单元模拟在最大悬臂限元模型的正确性，为了验证两种模型，采用了空间[收稿日期]2010—06—25[作者简介]夏文敏(19

5、85一)，男，海南万宁人，硕士，助理工程师，主要从事道路桥梁勘察设计。l26公路工程35卷(c)第2阶屈曲模态(梁单元)(d)第2阶届曲模态(板单元)(e)第3譬阶屈=曲模态霉(梁单：元)(f)第3阶屈髓模态(板单元)(g)第4阶屈曲模态(梁单元)(h)第4阶屈曲模态(板单元)(i)第5阶屈曲模态(梁单元)(J)第5阶屈曲模态(板单元)图5施工阶段179111薄壁高墩的第2～5阶屈曲模态表2施工阶段179．3111薄壁高墩的稳定系数、最小极限荷载及屈曲模态均较接近，梁模型的第1阶稳定系数为35．60，板模

6、表明薄壁高墩的纵向刚度弱于横向刚度，因此首先型为32．55，两者相差9．37％(相对于板模型而发生纵向失稳破坏。言)；对应的最小极限荷载分别为1．72E+06kN和4结论1．54E+06kN，前者稍大于后者，可见计算结果属于合理范围之内。另外，两模型屈曲模态表现也基①对179．3m．变截面薄壁空心高墩进行了施本相同，其中第1阶屈曲模态均为高墩纵倾(梁体工阶段的动力特性比较分析，得出梁模型第一阶频纵桥向倾斜)，第2阶屈曲模态均为高墩横向倾斜，率为0．1851Hz，板模型第1阶频率为0．1787Hz，第6期夏

7、文敏，等：四肢变截面空心薄壁高墩的线性稳定性分析127(上接第114页)坡线相切。抛物线竖曲线有两种可能的形式：一种式中：为竖曲线上任意点与竖曲线始点或终点的是包含竖曲线顶(底)部的，一种是不包含竖曲线顶水平距离，h为竖曲线上任意点到切线的纵距，即(底)部的。但是，不管采用哪种形式的抛物线竖曲竖曲线上任意点与坡线的高差。线形式，竖曲线的要素计算公式都是相同的。③竖曲线外距E：T2[参考文献]上半支曲线=TA时：E；[1]张维全．道路勘测设计[M]．北京：人民交通出版社，2007．2[2]朱永明．公路工程勘

8、测设计[M]．北京：人民交通出版社，下半支曲线=TB时：E=；l997．[3]张雨化．道路勘测设计[M]．北京：人民交通出版社，1997．由于外距是边坡点处的竖距，则E=E=E，[4]杨春风，欧阳建湘，韩宝睿．道路勘测设计(交通版)[M]．北故TA=TB=；京：人民交通出版社，2007．E=T2或1／7[5]杨少伟．道路勘测设计[M]．北京：人民交通出版社，2009．-譬=／xo=Tea[6]JTGB01—2003，公路工程技