钢管混凝土叠合柱屈曲分析及施工技术研究

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发布时间：2021-09-12

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钢管混凝土叠合柱屈曲分析及施工技术研究
王毅。程波，谢波，周松国。
(1．浙江省长兴县交通运输局，浙江长兴313100；2．浙江工业大学建筑工程学院，
浙江杭州310014；3．温州路港集团有限公司，浙江温州325014)
摘要：腊八斤特大桥主桥为连续刚构，采用钢管混凝土叠合柱桥墩(由4根外侧包裹钢筋混凝土的钢管混凝土柱组成，柱之
间采用钢筋混凝土腹板连接，桥墩为内部空心结构)，最高桥墩高182．64 m。为给高墩的施工及质量控制提供理论依据，采用
ABAQUS和MIDAS软件对高墩进行屈曲和受力分析，研究墩顶施工偏差和支撑对高墩极限承载力的影响。结果表明：桥墩
极限承载力随墩顶施工偏差的增大而不断减小；横撑和斜撑对高墩的整体稳定极限承载力影响较小。为减少施工过程对桥
墩极限承载力的影响，保证墩身线形和施工质量满足要求，研究了高墩施工技术，即采用全站仪和激光垂准仪开展高墩中心、
垂直度及高程监测，采用高抛免振捣、对角线对称浇筑混凝土和钢结构高空吊装等施工技术。实桥应用表明，实际累计施工
偏差约为0．072 m，满足施工过程中高墩线形及其它质量控制要求。
关键词：连续刚构桥；桥墩；钢管混凝土叠合柱；屈曲分析；施工偏差；应力；有限元法；高空吊装；高抛免振混凝土
中图分类号：U443．22 文献标志码：A 文章编号：1671—7767(2014)04—0074—05
1 引言
随着重点发展西部地区战略方针的实施，近年
来西部地区的桥梁建设事业得到了蓬勃发展。在西
部地区山高、坡陡、水深、流急的地方修建跨越深谷
的桥梁，桥墩通常很高，有的甚至超过100 m，而且
桥墩的构造形式也趋于多样化。
钢管混凝土叠合柱抗震性能好、承载力高，在高
烈度地震地区建设具有一定的优势_1 ]，如于2001
年修建的重庆奉节梅溪河桥和2005年修建的四川
巫山长江大桥，桥墩都是采用钢管混凝土叠合
柱 “]。这些工程应用加快了钢管混凝土叠合柱的
理论研究，在钢管混凝土叠合柱承载力计算方面，徐
兴等采用i维虚拟层合单元法，对纯混凝土轴心
受压构件和圆钢管混凝土在轴向荷载作用下产生的
稳定承载能力和材料承载能力问题进行了分析比
较。严志刚等建立三维钢管混凝土梁单元，采用
双线性随动硬化模型模拟钢管的本构关系，对钢管
混凝土构件进行了荷载～变形关系全过程分析。
Hajjar等l7 采用纤维模型法对钢管混凝土构件在压
弯荷载作用下的极限承载力进行计算，分析了钢材
和混凝土强度及截面宽厚比等参数对压弯构件轴力
～弯矩曲线的影响。Svensson等采用数值方法
得出了考虑施l丁偏差的钢格构柱的荷载～位移曲
线，所研究的施工偏差包括整体和局部几何施工偏
差。为给钢管混凝土叠合柱高墩的施T及质量控制
提供理论依据，本文以腊八斤特大桥为背景，在现有
文献基础上，采用有限元法进行高墩屈曲和受力分
析，研究墩顶施工偏差和支撑对高墩结构极限承载
力的影响；结合分析结果进行高墩施工技术研究。
2 工程概况
腊八斤特大桥位于荥经县凰仪乡境内，主跨为
变截面连续刚构，主桥长610 m，共设5个钢管混凝
土叠合柱桥墩(见图1)。其中1O号桥墩高182．64
m，桥墩内倾坡度为70：1，桥墩内4根钢管混凝土
的直径为1 320 mm，外侧包裹厚度为100 mm 的钢
筋混凝土，总直径为l 520 mm。4根钢管混凝土之
间采用钢筋混凝土腹板连接，腹板的厚度为0．5 m。
整个钢管混凝土叠合柱是个内部空心结构，每隔12
m设置1道横隔板(横隔板的厚度为0．36 m)，以增
强桥墩的整体稳定性。在腹板的四周，每一层横隔
板处都布置有横撑和斜撑(材料为Q235一B钢材)，
截面大小为0．2 m×0．2 m×0．006 m。腊八斤特大
桥1O号桥墩如图2所示。