變截面墩柱計(jì)算長(zhǎng)度理論研究.pdf

1、隨著山區(qū)高速公路和城市道路的不斷建設(shè)，變截面橋墩和異型橋墩因其受力合理、節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)代橋梁工程中廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)行《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》中僅給出等截面橋墩的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)，未給出計(jì)算變截面橋墩計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)的通用公式。雖然可以采用有限元法較為精確地計(jì)算變截面墩的承載力，但計(jì)算要求高、適用性差，效率低。本文以假想固結(jié)點(diǎn)和換算慣性矩計(jì)算理論為基礎(chǔ)，引入了傳遞矩陣法及能量原理中的瑞利-里茲法等算法，運(yùn)用力學(xué)平衡原理，開展了

2、以下研究工作：
　　 ①計(jì)入樁基影響的墩身實(shí)際長(zhǎng)度的研究。開展橋墩計(jì)算長(zhǎng)度的理論計(jì)算，確定構(gòu)件的實(shí)際長(zhǎng)度是關(guān)鍵。為反映墩身受樁與地基土的影響，針對(duì)工程上常用的摩擦樁、端承樁和嵌巖樁，引入假想固結(jié)點(diǎn)計(jì)算原理，以樁項(xiàng)水平位移和轉(zhuǎn)角為控制量，運(yùn)用m法計(jì)算受地基土影響的樁頂水平位移和轉(zhuǎn)角與不考慮土層影響的假想固結(jié)點(diǎn)法計(jì)算的結(jié)果一致為目標(biāo)，并且引入樁身材料系數(shù)作為假象固結(jié)點(diǎn)法的附加參數(shù)，開展假想固結(jié)點(diǎn)計(jì)算公式的推導(dǎo)。計(jì)入了地基土之間復(fù)雜的

3、相互作用對(duì)墩身的穩(wěn)定、承載力和抗推剛度的影響，重新界定了墩身構(gòu)件實(shí)際長(zhǎng)度的取值。
　　 ②變截面橋墩等效于等截面橋墩的換算慣性矩的研究。墩身慣性矩是橋墩計(jì)算長(zhǎng)度理論計(jì)算的重要參數(shù)。本文參考了穩(wěn)定理論中計(jì)算長(zhǎng)度的計(jì)算方法，將變截面墩等效為等截面墩，并使兩者臨界荷載相等為條件，引入用瑞利-里茲法和傳遞矩陣法分別對(duì)漸變截面和階形變截面橋墩的換算慣性矩開展了公式的推導(dǎo)工作。并對(duì)變截面橋墩的換算慣性矩的計(jì)算公式進(jìn)行合理簡(jiǎn)化，使其滿足工程計(jì)

4、算公式的簡(jiǎn)便性的特點(diǎn)，同時(shí)提高其計(jì)算精度，擴(kuò)大了公式適用范圍。
　　 ③墩頂約束剛度計(jì)算公式的推導(dǎo)。墩頂約束是影響構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度計(jì)算精度的重要條件。結(jié)合本文推導(dǎo)的假想固結(jié)點(diǎn)和換算慣性矩公式，將變截面橋墩等效成歐拉柱對(duì)墩項(xiàng)約束剛度的中間參數(shù)--墩頂抗推剛度的計(jì)算公式進(jìn)行簡(jiǎn)化。并通過實(shí)際工程數(shù)據(jù)對(duì)抗推剛度公式的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。
　　 ④結(jié)合以上研究的內(nèi)容，借鑒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定理論中求解歐拉柱計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)的微分方程針對(duì)變截面墩的計(jì)算長(zhǎng)