施工缺陷對(duì)等截面薄壁空心墩壁板寬厚比影響研究

陳光軍， 向正松， 嚴(yán)成俊

(1.四川蜀道高速公路集團(tuán)有限公司， 成都 610095； 2.四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司勘察設(shè)計(jì)分公司， 成都 610041)

為適應(yīng)山區(qū)地形地貌，解決橋梁跨越溝谷面臨的諸多難題，薄壁空心高墩方案為此提供了有效手段。針對(duì)橋梁薄壁高墩穩(wěn)定問題，國內(nèi)外科研工作者開展了大量研究，這些研究相對(duì)側(cè)重于橋墩第一類穩(wěn)定分析、幾何非線性對(duì)穩(wěn)定的影響、施工缺陷對(duì)橋墩穩(wěn)定的影響及連續(xù)剛構(gòu)整橋穩(wěn)定性分析[1-10]，而圍繞薄壁空心墩的截面構(gòu)造設(shè)計(jì)和局部屈曲的研究相對(duì)較少。趙文強(qiáng)等[11]基于AYSYS穩(wěn)定分析，擬定了不同工況下的空心薄壁墩截面尺寸；彭元誠[12]以龍?zhí)逗哟髽蚩招谋”诙諡檠芯繉?duì)象，推導(dǎo)了滿足混凝土空心薄壁墩局部穩(wěn)定的最小寬厚比。

本文引入初偏心δ作為施工缺陷，根據(jù)空心薄壁墩整體失穩(wěn)先于局部屈曲發(fā)生的破壞形式，以整體穩(wěn)定臨界應(yīng)力小于受壓壁板局部屈曲臨界應(yīng)力為控制條件，推導(dǎo)了薄壁空心墩在不同邊界條件下受初偏心作用的受壓壁板應(yīng)滿足的臨界寬厚比(臨界厚度)計(jì)算公式，并通過算例和有限元分析對(duì)文中推導(dǎo)公式的正確性進(jìn)行了驗(yàn)證。

1 初始缺陷對(duì)臨界荷載的影響

周水興等[13]在研究等截面薄壁高墩構(gòu)造時(shí)，將橋墩自重等效為墩頂豎向集中荷載，簡化了等截面中心壓桿失穩(wěn)臨界荷載的表達(dá)形式。根據(jù)文獻(xiàn)[13]，豎向均布荷載和頂端集中荷載共同作用時(shí)，臨界荷載為：

(1)

根據(jù)施工階段和運(yùn)營階段結(jié)構(gòu)體系的不同，將等截面薄壁空心墩簡化為不同邊界條件的中心壓桿，初偏心作為施工缺陷引入，如圖1所示。……