大跨桥梁超高墩柱稳定性能的传递研究

茅佳　杨娟

摘要：基于桥梁结构的稳定理论，文章借助软件对某公路起高墩大跨桥梁进行了分析探讨，主要是施工荷载、桥墩横隔板等对施工时期稳定性的敏感程度。文章通过研究发现，桥墩横隔板的间距大小对于桥梁的稳定性而言影响并不明显，但是施工荷载的影响较为显著，所以施工期间要注重施工荷载的平衡。

关键词：大跨桥梁；超高墩；稳定性

我国的交通行业蓬勃发展，桥梁建筑业迎来了辉煌的时期。在我国的高山峡谷地区修建公路时，在越过深沟峡谷时需要引桥，就可能会需要高桥墩的建设。尤其随着经济、科技的不断发展，在设计中对公路的平纵要求逐步在提升，造价与周围环境的配合度也越来越高，那么势必会在一些较为特殊的地形上进行高桥墩的修筑。在建设过程中，为了减少成本，空心薄壁墩在实际施工中被采用得越来越多，同时为了能维持其桥梁的稳定性，还需要在空心墩的内部设计一些横隔板。

1稳定性理论

结构失稳主要指因为外力的影响而导致结构不再保持平衡状态，逐渐失去平稳，稍微有点扰动都会导致变形扩大，最终破坏结构的稳定性。有两类平稳问题，当将要达到临界荷载点的时候，在原来的结构平衡状态以外还可能存在第二个平衡点。极值点丧失稳定性，也就是说最初结构一直处于平衡态，后期随荷载的加大而发生塑性变形，当荷载增大到一定值时，结构变形加速，乃至破坏结构。考虑力学方面，对结构的第二类稳定性进行分析，其实也就是一直进行几何非线性和材料非线性平衡防城港的求解，不断寻找其极限荷载。在实际情况中，工程的稳定性问题大多为第二类稳定。但是，第一类稳定特征值的求解相对较为简单，并且大部分条件下两类问题的临界值差距较小，所以仍需要对第一类稳定问题进行分析研究。在对超高墩柱大跨桥梁稳定性进行分析时，其主要包括高墩自体稳定分析、主梁悬浇稳定分析、最终的全桥稳定分析，而结构的稳定性最弱的时期是施工到最大悬臂处的时候，因此对其的研究具有重要的意义。

2稳定性分析

2.1工程实际情况

本研究主要对某公路的某大桥进行分析，其跨径总长为360 m，公路的设计荷载是一级，其主梁的断面是单项单室截面。桥梁的墩柱结构为箱形薄壁空心墩柱，其最高为67 m，壁厚为0.5 m，桩长最长为22 m。本段主桥的特点在于墩柱高度较大，壁厚较薄，且悬浇段较长。其中0号选择利用托架进行浇筑，剩下的均使用挂篮进行悬浇。桥型的总体布置详情如图1所示。

2.2最大悬臂施工时期的稳定性分析

当施工达到8号梁段的时候，结构悬臂的长度相当大，这个时候结构的稳定性最差，故对这个时期的结构稳定性进行分析是极其关键的。在悬臂进行施工的过程中，因为不平衡的荷载作用的影响，当桥墩的高度逐步开始增加的时候，其稳定性的安全性能逐渐变弱，所以应当对处于最大悬臂施工期内的最高墩柱的稳定性作出分析。

2.2.1横隔板对稳定性的影响

对最高的10号墩柱，进行4种情况的设计，分别为：不设横隔板、墩柱为全实心状态、放置7块或者13块横隔板。使其均处在承受各种荷载、自重等的最大悬臂施工时期，再对这4种情况进行分析探讨。最终可以发现最大悬臂施工时期这4种情况，在前4阶的时候屈曲模态振形大致类似，并且均未出现整体屈曲失去稳定性的情况，并不会出现局部失稳。这就说明了横隔板的间距对于最大悬臂施工时期空心墩的稳定而言影响并不明显。并且表1的数据，也能表明横隔板设置的影响较小。即使选择实心的桥墩，其屈曲模态特征值也并没有高多少，甚至没有超过5%。因此，在设计空心墩时，可以选择减少横隔板的设置数量，这样不仅能够有效地降低成本，同时还能够使工程施工容易一些，缩短工期。

2.2.2施工荷载对稳定性的影响分析

首先将空心墩分为两种情况：加施工荷载、不加施工荷载。两种情况在各阶的屈曲稳定特征值如表2所示，从表2中可以看出，当进行到最大悬臂施工的阶段时，施工荷载的影响较为明显，两种情况的屈曲模态特征值有一定的差别。因此，当需要进行此类施工的时候一定要注重对施工荷载的控制，比如：挂篮、器具搁置等，才可以有效避免失稳问题。

3结语

总的来说，大跨桥梁超高墩柱的稳定性能是一个值得关注的问题，其对桥梁建设有重要的作用。通过本文的分析，可以发现，在进行桥梁墩柱设置时，减少横隔板的设计，能够有效地节约成本，同時降低施工难度，缩短施工周期。在大悬臂施工时期，要控制好施工荷载，维持墩柱的稳定性。