弹性约束高墩的稳定性分析
市政·交通水利工程设计
Musicipd -Trngfe- Waer easurot-Enpimering Derip
StabilizationAnalysisofHigh Piers Constrained by Bridge Beam
届计划，唐国喜
(安微省交通规划设计研究院有限公司，合肥230088
QUJi-hua,TANG Guo-xi
(An hui Transport Consulting&Design Institute Co. Ltd.,Hefei 230088,China)
【摘要】实际工程中桥果上部结构的约来对桥最的稳定计算具有不可略的作用，从能量原理出发，推导出了考虑最顶受桥架弹性约来的高嫩失穗临界力的计算公式，并建立有限元模型验证了公式的正确性，同时分析了最项约束则度、墩高和桥求直径对高最稳定性的影响，该公式计算简单，精确度高，能满足工程需要，可为设计人员提供参考，
[Abstract JBecauserestriction effectofupperbridgetohighpierscouldnotbeneglected,thecriticalforce calculationformulas ofpierrestrained on its top by bridge beam were derived based on energy method. Then finite element analysis is used to established models to verify the present approach,while the influence of the constraint stiffness ,height and Diameter of piers to stability ofhigh piers is analysised. The calculation
formulapresented inthispaperissimplein computation,highinprecision and canbeusedforthedesignersreference[关键词】高；失稳临界力；弹性约来；能量法
[Keywords Jhighpier;destabilization critical force;elastic constraint; energymethod
【中图分类号]U443.22 1引言
【文献标志码】A
随着我国公路建设的发展，公路逐渐向山区蔓延，高墩桥梁日益增多。尤其是在我国西南、西北山区，由于地形、地貌条件，使得越来越多的高墩在这些地区得到广泛应用，且墩高也越来越高。由于山区地形复杂，山高坡陡，很多桥梁不得不跨越河谷和深沟，这些桥梁大都采用跨径20~50m不等的简支梁桥或3~7跨一联的连续梁桥，甚至大跨度连续刚构桥。其墩高通常高达数十米甚至上百米。以后随着高等级公路的建设高墩桥梁的应用会越来越多，高墩的稳定性已经成为山区桥梁设计所必须考虑的一个重要控制因素。众所周知，桥梁的下部构造与上部构造是互相连接的，由于支摩摩阻力的存在，上部构造对墩身的变形具有一定的弹性约束作用，现有的理论公式一般只能考虑桥墩上部为自由或者铰接两种情况，而不
【作者简介】屈计划（1983~），男，安缴毫州人，工程师，从事大跨度桥深结构动力分析与应用研究，（电子信箱）qujihua402@163.com。
万方数据
【文章编号】1007-9467(2013)10-0093-03
能考虑这种弹性约束作用，这就使得传统公式的应用受到了局限。本文从能量原理出发，推导出了顶端受桥梁弹性约束的高墩失稳的临界力计算公式，并分析了上部弹性约束作用的强弱对高墩失稳的影响。本文公式物理意义明确、计算简单、
精确度高，可以为设计人员进行高墩失稳计算提供参考。 2考虑桥梁上部约束的高墩稳定性计算原理
将桥墩简化为一端固定，一端弹性约束的楽，如图1所示，墩顶弹性约束刚度为K，截面抗弯刚度为EI，墩高为L，墩顶作用荷载为P。根据能量法原理，弹性系统在平衡位置时的总势能最小时系统达到稳定平衡。即：
8n=0
其中，弹性系统的势能Ⅱ为：
(1)
[deP0)2dey（2）
2
2
式中，-()是桥墩变形的挑度函数，其边界条件为：
,=; =0
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