云南G85高速公路泡桐湾特大桥主桥桥墩稳定性分析

摘要：泡桐湾特大桥主桥上部结构为单箱单室直腹板预应力混凝土现浇箱梁，箱梁宽12米，箱梁采用纵、横、竖三向预应力体系；主墩下部采用承台接群桩基础形式。建立了主墩在施工阶段最大悬臂阶段的有限元模型，考虑了不同工况下的桥墩稳定性问题，经过计算主墩稳定性较好。

关键词：泡桐湾特大桥 高墩稳定 最大悬臂阶段；

中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A 文章编号：

1工程概况麻柳湾至昭通段高速公路是国家高速公路网规划中南北纵线G85重庆～昆明高速公路中的一段，是我国高速公路主骨架的重要组成部分；也是云南省南北高速公路大通道（北起昭通市水富县，南至文山州富宁县，1100公里，是云南省干线公路网规划中“七出省”通道的重要组成部分）的一段。

图1 桥型方案图

泡桐湾特大桥位于昭通市大关县悦乐镇里底村，桥梁轴线走向方位角约232°～239°，桥位区属中山地貌，地形起伏较大，桥区范围内中线地面高程915m～1025m，最大相对高差110m。左幅桥桥跨布置为：3.0m(桥台)+ 4x40m（连续T梁）+(50+90+50)m连续刚构+2x30m（连续T梁）+3.0m(桥台)+路基（60m）+3.0m(桥台) +3x40m（连续T梁）+2x(4x40m（连续T梁）)+ 3x40m（连续T梁）+3.0m(桥台)；右幅桥桥跨布为：3.0m(桥台)+（30m+ 4x40m）（连续T梁）+(50+90+50)m连续刚构+3x40m（连续T梁）+2x(4x40m（连续T梁）)+2x(3x40m（连续T梁）)+3.0m(桥台)。桥位区覆盖层主要为粉质黏土、碎石、块石，下伏基岩为泥质灰岩。桥位区地震动峰值加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.40s，对应的地震基本烈度为Ⅶ度。

2 技术标准

(1)设计车速：80km/h。

(2)设计荷载：公路-I级。

(3)桥面宽度：单幅12米。

(4)地震烈度：根据《中国地震动参数区划图》（GB18306－2001），本场地的地震动峰值加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.40s。

(5)设计洪水频率：1/100。

3 主墩结构设计(1)6、7号桥墩为主桥桥墩，墩身采用空心薄壁墩，墩身采用空心薄壁墩，顺桥向厚4.5m,横向宽6.5m。用以预埋临时托架预埋件，墩底设置2m厚的实心段。主墩承台尺寸为10.25×10.25×4m，基础采用4根直径2.5米的钻孔灌注桩。采用空心薄壁墩刚度较大，抗扭，抗弯性能均比较好，同时随着墩高增加其柔度不断增大也可较好适应于高墩情况，同时避免在山区陡壁上开挖承台，必须选取合理选取承台尺寸，保证承台开挖对山体扰动，有时候可以考虑做高桩承台设计，本桥因5号主墩处为50°倾角的岩堆体，降低承台位置，改善上部受力性能，降低边坡失稳风险。

图2 主墩一般构造图(2)8号桥墩为主、引桥过渡墩，采用Y型桥墩，盖梁采用高底盖梁构造以适应两侧梁高的变化，左幅8号桥墩同时设置8cm的预偏心。Y型桥墩不仅能够适用于桥梁内外侧横坡变化较大地形，避免因布置双柱墩内外墩高差异性较大造成的风险，同时较实体墩其材料用量低，造价较低。

3.3 高墩稳定性分析

3.3.1模型建立对于刚构桥主墩一般高度较高，且为受压为主的压弯构件，设计中必须保证其稳定性，而其在施工阶段最大悬臂状态最不稳定，本文利用MIDAS CIVIL 2010有限元软件建立8号桥墩有限元模型，主梁与桥墩采用刚臂连接，建立桥墩、承台与主梁均采用梁单元，有限元模型共划分45个节点，43个单元，如图5所示。

图3 计算模型考虑以下工况荷载：（1）横向风载以及横向风载引起的升力、纵向风载；(基本风压一百年一遇)

（2）由于两侧挂篮拼装、移位、拆除的非同步性；（3）最后一节悬浇梁段混凝土浇筑的非同步性。

3.3.2 稳定分析结果主墩是以受压为主的压弯构件，施工及运营阶段必须保证其稳定性。计算分析采用分支点稳定问题对最大悬臂阶段进行稳定分析。恒载作用下，失稳临界荷载定义，横载与活载作用下，失稳的临界荷载定义为，其中为结构恒载，为活载。

（1）工况1下，计算主墩临界荷载系数1600。

（2）工况2下，主墩临界荷载系数如下表：

（3）工况3下，临界荷载系数如下表：

4 结论本文结合实例桥梁，验算了主墩施工阶段即最大悬臂施工阶段的稳定性问题，并得到了几种工况下稳定临界荷载系数，计算结果表明主墩的稳定性较好，结构安全可靠。作者简介王金磊工学硕士 安徽省交通规划设计研究院有限公司助理工程师