桥梁桩基础空心高墩设计的完善措施论文_孙硕凯

桥梁桩基础空心高墩设计的完善措施论文_孙硕凯

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摘要:交通基础设施建设速度的加快,促进了桥梁基础结构的技术发展,也给桥梁桩基础的质量、安全可靠性提出了新的要求,因此开展桥梁桩基础的设计研究是非常有意义的。文章以实际工程为例,首先分析了空心高墩的构造模式和受力特征,探讨其设计方法的改进措施。

关键词:桥梁桩基础;空心高墩;设计

文章以实际工程为例,分析了桥梁桩基础高墩的受力特点和结构形式,然后对桥梁桩基础空心高墩设计完善措施进行了探讨,旨在为类似桥梁工程空心高墩设计提供借鉴和参考。

一、工程概况

某桥梁工程所在地区为黄土沟壑地区,主沟冲沟发育,地层岩性简单。桥梁结构主桥使用连续钢构桥方案。桥梁结构主墩高度比较大,墩身施工量大,为了保证高墩施工质量,需要对墩身构造进行优化,提高桥梁桩基础空心高墩的抗震效果,保证桥梁结构的美观性、经济性和安全性。

二、空心高墩的构造模式和受力特征

(一)构造模式

空心高墩的构造与形成比较复杂,包括实体的过渡段、隔板以及空心段等等,在其底部为了保持通畅,需要留有和排水孔通气系统,桥梁工程是一项建造比较危险的工程,容不得有一丝的马虎,否则会造成桥梁工程坍塌等后果,其外桥梁工程还应具有防震功能和抗洪功能,桥梁工程的建设必须要对地震、台风、洪水等自然灾害有一定的预防能力和抵抗能力。当然,有很多因素会对桥梁工程的预防能力和抵抗能力造成影响,这些因素有很多,比如高度、质量、深度、厚度等等,桥梁的防震和抗洪能力和其有很大的关系,一定要把这些错误降低到最小,尽可能避免其误差。除此之外,还有很多因素会对桥梁建设工程的造成很大的影响,比如空心高墩的顶部产生的干扰力、高度、厚度、硬度等等,因此在桥梁工程建设的过程中应当加以注意,将这些影响因素降到最低,设计一定要科学合理,保证达到桥梁工程建设的要求。

(二)受力特征

桥梁的建设与很多因素有关,其中包括温度、桥梁的受力以及桥梁的稳定性,桥梁的高度以及厚度等等,因此在桥梁建设的过程中一定要充分考虑到这些影响因素。空心高墩可以承受一定的力,这就需要空心高墩的长度要长,厚度要厚。除此之外,桥梁会受到太阳的照射、雨水的冲击等等,这些因素影响了桥梁的稳定性,会使寿命有一定程度的缩短。因此,在设计的过程中,一定要考虑到这些因素的影响,避免出现误差,使误差减小到最小。

三、空心高墩的设计方法改进措施

桥梁的建设是比较复杂的过程,这其中要考虑好多因素,其中安全性和稳定性是最需要注意的,一定要使其保持一个稳定的状态,充分考虑到这些影响因素,使其达到稳定的平衡。桥梁的结构如果失去平衡,那其稳定状态会被打破,这可能完成桥梁工程的失衡,有可能使其结构变形,失去原有的平衡力和稳定性。稳定性失去平衡,桥梁工程可能会造成坍塌。因此桥梁的稳定性需要注意,集体研究,做出最佳的方案来保证其稳定。桥梁建设工程比较复杂,并且涉及的面非常广,所以一定要提前做好准备,尽可能列出所有稳定性的方法,不能采用单一的模式,要将这些适当地组合在一起,可以采用不同的方法来观察不同的效果,找出最好的效果,然后选择其方法,一定要选出最好的研究方法。不同的研究方法得到的结果也不相同,通过对比,选出最合适的方法来达到桥梁建设工程的要求。除此之外,一定要考虑到桥梁工程建设的失稳,一定要将误差控制到最小,一定不能忽视误差,应该及时发现,多次修改,保证其达到要求。

在整个施工的过程中,一定要保持其处于一个稳定的状态,并且在施工过程中应该一直检查其稳定性,例如裸墩建设完后成后要检测稳定性,帽梁建造完成后也要检测稳定性,每进行完一步都需要检查稳定性,当所有的桥梁建设工程完成后,也要监测其稳定性,还有承受的重量和空心桥墩能承受的力一定要保持一定的平衡,否则达不到安全指数,也达不到稳定性的标准。

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四、空心高墩计算的特征

(一)验证空心墩应力

通常在稳定情况下,板宽和壁厚的比t/b或t/R≤110时,认为该结构为薄壁结构,考虑到空心高墩属于空间板壳结构,在实际建设过程中,需要对薄壁结构的空心高墩进行检测。在进行验算时,主要验证方法如下:

(1)高墩中段的纵向应力利用力学公式进行计算。平截面假设值和横截面上应力分布试验得到的结果基本一致,而且和圆通壳的精确弹性理论基本一致,试验结果和计算结果差4%~8%。

(2)在计算挠度值时,要求圆筒壳结构的计算结果和悬臂梁的计算结果保持一致,筒长和半径的比为10,此值为2时则证明基本符合了。

(3)墩顶位移和筒壁应力计算。在实际计算过程中,通常使用材料力学法进行计算。而在对干扰因素对固端两侧产生干扰后出现的局部应力进行计算时,需要利用壳体公式开展计算。在实际计算过程中,固端截面受力会影响筒壁应力。不管是什么形态的受力情况,筒壁内侧表面受到的绝对值一直在变小,外侧产生的应力绝对值一直在变大,而且越接近固端R-D的范围中,应力绝对值越容易变小。

(4)桩间最小约束控制。使用式(1)对桩间最小约束进行控制。

(1)

式(1)中:xi、zi为第i桩平面坐标,xj、zj为第j桩平面坐标,D为桩基直径。

(二)验证墩身强度和整体稳定性

空心墩墩身的稳定性和强度会受到多个方面因素的影响,例如,从材值的角度来讲,空心墩可以分为钢筋混凝土空心墩和混凝土空心墩。使用的施工材料不一样,空心墩的整体稳定性和强度也会有所差异。可以采用偏心受压杆的方式来验算混凝土空心墩的强度,验算时不应将力的重分布和偏心距列入考虑范围之内。这个验算方式与实体墩的强度验算方式不同,然而混凝土空心墩的整体稳定性验算方法与实体墩验算方式是相同的。在这过程中要消除一些不必要的因素造成的影响,一定要认真研究稳定性,制作出最优方案,达到稳定性和强度要求,达到桥梁工程建设的要求,这样也能够保证工期顺利进行。

(三)空心墩的温度承受力

空心墩由于温度的影响,其结构会发生一定的改变,可以导致变形,变形后会产生一定的约束力,分为内、外约束温度应力。除此之外,温度差会影响拉力以及压力,使其发生一定的改变。在寒潮的作用下,会出现内壁受压、外壁受拉的情况,而内壁和外壁受拉以及外壁受压主要是由于日照因素产生温差造成的。内部的约束温度也会造成一定的影响,导致变形。另外,当墩身受到太阳刚的照射后,墩身内部和外部会出现比较大的温度差,进而导致墩身出现变形,因此要将影响因素降到最低。

(四)截面承载力

在计算空心高墩截面应力时,除了进行常规的计算以外,还需要考虑固端干扰应力、温度应力的影响。当温度值变大时,结构内部和外部的温度差会变大,在温度差的影响下,会导致墩壁内表面产拉力,外表面产生压力。而温度过低时,受温度应力的影响,会使内表面受压、外表面受拉。温度较低,内外温差小,会使墩内表面抗拉,外表面抗压,因此温度跟截面承受力有很大的关系,这个因素应当在桥梁工程建设过程中充分考虑进去。

综上所述,在桥梁工程施工过程中,桩基础空心高墩施工受到的影响因素比较多,为了保证桥梁桩基础空心高墩设计质量,需要在进行设计时对各类影响因素进行分析和探讨,然后结合桥梁工程的实际情况,对桥梁空心墩的强度和稳定性进行分析、计算,对空心墩的设计方法进行优化,确保桥梁工程的性能和质量可以达到设计要求。

参考文献:

[1]陈吉军.山区大跨径桥梁的设计探讨与技术应用[J].工程建设与设计,2019(05)

[2]宣秀珍.山区高墩桥梁抗震设计[J].建材与装饰,2018(40)

[3]杜继平,周运琥.桥梁桩基础空心高墩优化设计探析[J].交通世界,2017(35)

论文作者:孙硕凯

论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期

论文发表时间:2019/7/16

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