复杂边界下柔性高墩的受力性能研究

摘要

为得到复杂边界条件下阶梯型墩柱的计算长度和几何非线性、材料非线性下墩柱第二类稳定临界荷载，本文以溆怀高速实际工程为背景，基于理论推导和数值模拟分析，对阶梯型墩柱第一类稳定临界荷载、计算长度以及墩柱的第二类稳定问题进行了分析，并对持久作用因素对墩顶偏位的长期影响进行了研究，主要内容如下：
　　（1）对桩土相互耦合作用进行了简化，推导了不同墩顶边界条件下等代桩长计算公式，并基于能量法，对阶梯型桥墩的计算长度和第一类稳定临界荷载进行了推导，提出将阶梯型桥墩等效成等截面墩柱的计算方法。分析结果表明：假想固结点法适用于墩柱上端介于自由与铰支之间的边界条件；墩柱的计算长度系数由边界条件和墩柱本身抗推刚度共同决定，当其它条件不变时，墩柱越柔，计算长度系数越小。
　　（2）对下端固结、上端自由的墩柱在不同受力形式下的弹性稳定临界荷载进行了理论推导，同时建立墩柱混凝土损伤塑性模型，对影响墩柱弹塑性稳定承载力的因素进行了参数分析，最后对04桥梁规范中偏心距增大系数和10建工规范中弯矩增大系数的计算公式进行了比较，并在此基础上修正了不同边界条件下钢筋混凝土构件弯矩增大系数的计算公式。分析结果表明：不同的受力模式和边界条件，不影响弹性稳定中构件的欧拉临界荷载；长细比和边界条件对墩柱的弹塑性稳定影响较大，且对于钢筋混凝土偏心受压构件，仅用计算长度单一参数并不能精确的反应不同边界条件的变化；边界条件的改变，会导致偏心距增大系数的计算结果有所差异，建议一端固结、一端铰支情形下按本文修正的公式进行计算。
　　（3）基于溆怀高速墩顶偏位长期监测结果，对交界墩、固定墩的偏位成因进行了研究，同时分析了混凝土徐变对墩顶偏位的长期影响，并对偏位墩竖直度进行了长期监测。分析表明：支座与梁体接触面未调平是导致墩顶偏位的根本因素；混凝土徐变均会导致墩顶偏位持续增大；长期监测表明，加固后的墩柱墩顶偏位较为稳定，桥墩纠偏和加固后取得较好的效果。

目录

第1章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 墩柱第一类稳定分析

2.1 等代桩长的确定

2.2 墩顶水平约束刚度的确定

2.3 桥墩稳定荷载和计算长度

2.4 工程实例

2.5 本章小结

第3章 墩柱第二类稳定分析

3.1 弹性稳定

3.2 弹塑性稳定

3.3 偏心受压构件的偏心距增大系数

3.4 本章小结

第4章 长期作用因素对桥墩偏位的影响

4.1 工程背景

4.2 温度变化对墩顶偏位的影响

4.3 混凝土徐变对墩顶偏位的影响

4.4 长期监测

4.5 本章小结

结论与展望

本文主要研究工作与结论

有待进一步研究的问题

参考文献

致谢