基于能量原理的双肢薄壁高墩稳定计算.pdfVIP

第26卷第!期 96 中 外公路 2O06年2只 文章编号：1671—2579(2006)01一0096—05 基于能量原理的双肢薄壁高墩稳定计算 王飞1．曹传林2，方志1 (1．湖南大学，湖南长沙41008z；2．湖北沪蓉西高速公路建设指挥部) 摘要：基于能量原理，研究了双肢薄壁高墩在施工过程中的整体稳定问题。根据墩和 连系梁之间的变形协调条件．导出了双肢薄壁高墩面内静力稳定系数的计算方法。算例分析 表明，运用文中方法的计算结果与有限元计算结果吻合良好．但文中方法计算简便，因而更有 实用价值。 关键词：双肢薄壁墩；剐构桥；稳定分析f能量原理 大跨径预应力混凝土连续刚构是目前跨越深沟、 谷地所广泛采用的桥梁结构形式之一，其突出特点是 要求墩具有较大的长细比、较小的抗推刚度以减少混 凝土收缩、徐变、温度及地震等作用对结构的影响。由 此也造成高墩的稳定问题成为结构设计所必须考虑的 一个主要控制因素。对于目前经常采用的双肢薄壁高 墩的稳定问盾．一般采用通用的有限元程序计算，丽对 其解析方法的研究国内外还少有文献报导。因此对双 肢薄壁高墩在施工过程中的稳定问题进行研究非常必 要。本文从基于能量原理的Ritz～Tlmoshenko法出 几mU薹 发．对双肢薄壁高墩在悬臂施工过程中的稳定分析方 法进行了探讨，推导了目前常用的空心薄壁高墩稳定 围l变截面双肢薄壁高墩 系数的计算公式，可供实际应用。 任一高度z处自重分布荷载q(z)为： q(z)一Aoy一占(f1+iz)zy (2) 1 变截面双肢薄壁高墩面内稳定计算 一2d)；7为混凝土的容重。 目前，连续刚构桥双肢薄壁高墩的截面形式一般 1．1 考虑柱轴向变形影响的转角一位移方程 采用图1所示的箱形截面，对于墩底截面顺桥向宽度 框架先稳模式(图2)可能有侧移失稳或无侧移失 为^，横桥向宽度为5．箱室壁厚为6，桥墩顺桥向坡度 稳，对于没有侧向支撑的框架，通常发生有侧移失稳。 为i，横桥向坡度为i：，高度为#，其任一高度z处顺桥 框架有侧移失稳时常采用如下假定： 向的抗弯惯性矩J(z)在忽略高次项的影响后取为： (1)框架屈曲时，横梁轴向变形忽略不计。所有柱 J(z)一J。(1+m(z／Z)] (1) 在同一高度处的侧移完全相同。 式中：j。一(触3一(6—28)(^一2a)3]／12为墩底截面的(2)同一标高处所有柱的转角和曲率相等，因此 抗弯惯矩；m—A，i，+A2i￡；A1一一3z(6是2一(6—2疗)(矗横梁两端转角相等，横梁的反弯点在梁的中点。 一2占)3]／lzj。；A2一一f[∥一(^一2艿)3]／12，。 在顶部对称的竖向荷载作用下框架更易发生反对 收稿日期：2005一ll～07 作者简介：王飞，男，硕士研究生 万方数据 1期 基于能量原理的双肢薄壁高墩稳定计算 97 称失稳，其位移模式如图3所示，当考虑柱的轴向变形 E舢一￡加+e∞+￡∞。 而忽略横梁的轴向变形时，只会对横梁的转角位移关 由式(4)可以将柱的应变如，晶，玉用柱端转角 系产生影响，而对柱没有影响。为了使所得方程具有 乳，乱阳。来表示，再将晶，面，；。代人式(3)可得到仅 一般性，取第二层柱和粱进行研究(图3)，图中￡^丑、用转角表示的横梁转角位移方程： ￡口、￡∞、￡