對橋梁墩頂抗推剛度的思考

趙德強 劉美玲 孫小艷

1 截面剛度與橋梁下部計算時需用到的墩臺抗剛推剛度的區別

剛度是構件承受外力作用時抵抗外力變形的能力。說起剛度，我們自然的想起構件在承受拉伸(軸向力N)、扭轉(扭矩T)、彎曲(彎矩M)時所用到的剛度:拉伸時的抗拉(壓)剛度EA、扭轉時的抗扭剛度GIP、彎曲時的抗彎剛度EI。軸向應變而易見，單位變形等于作用力除以剛度。剛度EA，GIP，EI為構件的截面剛度，同一構件上的不同截面(隨著截面幾何形狀的改變)剛度不一定相同。比如由支點的實心截面過渡到跨中的空心截面，在過渡段中截面的剛度是不斷變化的。而橋梁下部計算時所需用到的墩臺抗推剛度，是針對整個墩臺而言的，包括地基基礎。對于剛度，現在研究的對象是由“構件截面”改變為“整個結構”。對于給定的一個橋墩包括地基基礎，該墩頂的抗推剛度是唯一的。簡單的說墩頂抗推剛度的計算模式就相當于一端固定、一端自由的懸臂柱子(柱頂為自由端)，在柱頂發生單位水平位移時，所需的柱頂水平力的大小，即為墩頂抗推剛度值，也即柱頂單位水平力所引起的柱頂水平位移的倒數。

橋梁上部結構主要承受恒載、活載、溫度和汽車制動力作用。這些作用都無一例外的由上部結構傳至下部結構再傳給地基。上部恒載、活載主要轉化為豎向力和彎矩作用于墩頂;溫度變化(包括收縮徐變)引起上部結構(梁)的伸縮，必帶動墩頂發生水平位移，顯而易見，該水平位……