发布时间 : 星期六 文章屈曲稳定性分析 - 图文更新完毕开始阅读
增加，计算发现：墩壁厚度每平均增加5cm,其最小屈曲特征值可以提高26.89%。由此可见，增加空心墩墩壁厚度可以明显增强空心墩墩壁的局部稳定性。
3.1.4不同的混凝土强度等级对空心墩墩壁局部稳定性的影响
采用不设置竖向隔板的空心墩模型，墩壁厚度不变，取值50cm，其它尺寸参数不变。通过改变混凝土强度建立模型，混凝土强度分别采用C30、C35、C40、C50及C60五种等级。其弹性模量Ec按照规范［45、46］中的规定采用，如下表4-3。
表4-3 混凝土弹性模量Ec
混凝土强度等级 弹性模量Ec（MPa）
五种不同混凝土强度等级的前五阶屈曲特征值计算结果详列于下表4-4。
3.20×104
3.20×104
3.30×104
3.40×104
3.45×104
3.55×104
3.60×104
3.65×104
C25
C30
C35
C40
C45
C50
C55
C60
表4-4不同混凝土强度条件下屈曲结果计算表
混凝土强度等级
C30 C35 C40 C45 C50 C55
第一阶 45.726 47.155 48.584 49.299 50.728 51.442
第二阶 50.505 52.083 53.662 54.451 56.029 56.818
屈曲特征值 第三阶 72.316 74.576 76.836 77.966 80.225 81.355
第四阶 79.549 82.035 84.521 85.764 88.250 89.493
第五阶 94.047 96.986 99.925 101.39 104.33 105.80
屈曲形状
曲 壁板纵向中心处发生凸曲或凹
C60 52.156 57.607 82.485 90.736 107.27
此超宽薄壁空心桥墩的第一阶屈曲特征值随混凝土强度的增加而变化的关系曲线如图4-12所示。
第一阶屈曲特征值54第一阶屈曲特征值525048464442C30C35C40C45C50C55C60混凝土标号 图4-12 不同混凝土强度条件下空心墩的第一阶屈曲特征
值
由上图4-12可以看出，增加混凝土的强度可以增加空心墩的局部稳定承载能力，将曲线图近似线性处理可以发现：当混凝土强度每增加5个等级时，其最小屈曲特征值仅可以提高2.23%。由此可见仅仅增加混凝土的强度对提高墩壁局部失稳的抵抗能力远远不如增加空心墩墩壁厚度对其的影响。
3.1.5采用不同的混凝土强度和墩壁厚度的组合进行墩壁局部稳定性的分析
建立不设置竖向隔板的空心墩模型，其它尺寸参数不变，分别采用不同的混凝土强度等级和不同空心墩墩壁厚度进行组合：C45/40cm、C40/45cm、C35/50cm、C30/55cm以及C25/60cm，混凝土的弹性模量按照表4-3选取。
表4-5 不同混凝土强度和不同墩壁厚度组合条件下的屈曲结果计算表
屈曲特征值
标号/壁厚（cm）
第一阶
C45/40 C40/45 C35/50 C30/55 C25/60
26.043 35.964 47.155 59.964 71.899
第二阶 28.715 39.701 52.083 66.231
第三阶 41.013 56.802 74.576
第四阶 45.063 62.428 82.035
第五阶 52.221 73.056 96.986
屈曲形状
或凹曲94.792 104.470 124.800
79.372 113.390 125.370 151.280
壁板纵向中心处发生凸曲采用不同的混凝土强度等级和不同的空心墩墩壁厚度的组合模型的第一阶屈曲特征值对比曲线如图4-13。
第一阶屈曲特征值80第一阶屈曲特征值706050403020100C45/40C40/45C35/50C30/55C25/60混凝土标号/壁厚（cm） 图4-13 不同混凝土强度和不同壁厚组合模型的第一阶屈曲特征值
由上图4-13曲线变化图可知，采用强度等级为C25的混凝土与空心墩墩壁厚度为60cm的组合模型的第一阶屈曲特征值远大于采用强度等级为C45的混凝土与空心墩墩壁厚度为40cm的组合模型的第一阶屈曲特征值。因此，混凝土强度等级的增加不如增加空心墩墩壁的厚度对提高空心墩墩壁局部稳定性的作用明显。对于该超宽薄壁空心墩而言，主要通过控制其壁厚来满足墩壁的局部稳定性。在实际工程中，应综合考虑材料用量、材料所在地（以就地取材方便）、交通情况以及施工条件等因素进行有效地组合。
3.1.6采用桥墩组合模型中C30/40cm进行强度分析和稳定性分析
鉴于4.4-4.6小节中各种组合模型均具备很高的稳定安全储备，下面以强度等级为C30的混凝土与空心墩墩壁厚度为40cm的组合模型（空心墩内不设置竖向隔板）进行强度和稳定分析计算。空心墩其它尺寸参数、荷载参数、边界约束条件与上述各节一致。
3.1.6.1采用C30/40cm组合的桥墩模型的强度分析
建立模型，按四线同时行车施加荷载计算，对桥墩模型首先进行静力分析，计算该组合桥墩模型的各向应力，其各向应力分布如下图4-14，各向应力值计算结果列于表4-6。
（a）沿x方向桥墩应力?x分布图 （b）沿y方向桥墩应力?y分
布图