详情

原文传递高墩大跨径连续刚构弯桥全过程稳定性分析

论文题名：	高墩大跨径连续刚构弯桥全过程稳定性分析
关键词：	高墩大跨径弯桥;连续刚构桥;悬臂施工;特征值屈曲;非线性稳定;几何非线性
摘要：	本学位论文以国家西部交通建设科技项目《高墩大跨径弯桥的设计与施工技术研究》的子课题《高墩大跨径弯桥的全过程稳定分析》为研究背景。本文旨在通过大跨径桥梁稳定性分析理论、稳定性试验研究以及对大量已建的典型高墩或超高墩大跨径连续刚构桥梁进行分析，对这些桥梁的设计参数进行变化，并作出一系列的特征值屈曲分析和双非线性稳定分析，寻求影响高墩大跨径直、弯连续刚构桥稳定性的敏感性参数及内在规律，以指导该类桥梁的设计和施工。本文在分析国内外桥梁稳定理论研究发展及现状的基础上，指出稳定问题同强度问题一样，在高墩大跨径弯桥中具有特别重要的意义，引出本文的研究内容；介绍了结构的两类稳定问题，指出实际工程结构中的稳定问题多为第二类稳定问题，通过大量的对该类桥梁的特征值屈曲分析和双非线性稳定分析进一步证明：只有通过对结构几何非线性和材料非线性本构关系的研究，才能深入揭示复杂桥梁结构稳定问题的实质。运用能量原理推导等截面及变截面高墩自体稳定临界荷载和悬臂施工阶段高墩稳定临界荷载的近似求解公式；给出了高墩大跨径连续刚构桥稳定性的有限元求解方法以及基本步骤。通过大量桥梁结构全过程稳定计算分析，以研究以下问题 1.桥梁结构稳定理论研究对桥梁结构简化模型稳定分析的经典理论研究和对实桥稳定分析的数值计算方法研究。 2.高墩稳定分析理论研究 (1)钢筋混凝土桥墩的稳定分析。 (2)钢筋混凝土桥墩的模型试验分析。 (3)高墩墩身在施工阶段的稳定分析。 (4)高墩在上部梁段悬臂浇筑施工阶段的稳定分析。分析上部施工阶段最不利状态，考虑自重、风荷载及挂篮跌落等状态。 (5)高墩在成桥营运阶段的稳定性分析。分析营运阶段各种荷载、不同构造、不同曲率对高墩稳定性影响的规律性。通过研究得出以下主要成果 1.给出高墩大跨径弯桥全过程稳定分析的一般方法。 2.针对高墩大跨径连续刚构弯桥全过程稳定分析，解决以下问题 (1)影响高墩大跨径连续刚构弯桥稳定性的主要因素； (2)高墩大跨径连续刚构弯桥施工全过程结构稳定性的最不利工况； (3)高墩大跨径弯桥稳定性随弯桥圆心角变化的规律性； (4)给出高墩为双薄壁墩时系梁个数和位置的合理设置； (5)从稳定性角度给出高墩单肢和双肢设计合理范围； (6)根据综合分析给出高墩合理结构形式。采用大型通用程序ANSYS以及自编桥梁稳定专用程序BridgeB-W分析计算了多座、多组设计参数下连续刚构桥的线弹性和双非线性稳定荷载系数，研究了影响高墩大跨径连续刚构桥稳定性诸因素的内在规律，结果显示：高墩大跨径连续刚构桥在最大悬臂施工阶段为桥梁结构全过程稳定性最不利工况；高墩大跨径连续刚构桥在最大悬臂施工阶段，曲桥的稳定性较直桥差，弯桥圆心角越大，结构稳定性越差，高墩大跨弯桥的圆心角大于45°时高墩在施工阶段应采取足够的稳定措施，以保证结构的稳定性和安全性；在成桥状态下，弯桥较直桥稳定性好；双肢薄壁墩桥梁稳定性优于单薄壁墩稳定性；双肢薄壁墩间距越大，桥梁结构稳定性越好；在跨径在160m以上时，主墩设置为双肢空心薄壁墩，双肢间距宜大于8m；双肢墩高度在60～110m之间设置1道系梁，在110m以上，设置1～2道横系梁，即可满足施工和成桥状态稳定性的需要；双薄壁墩若设1根系梁，其位置应设在1/2墩高处；若设2根系梁，其位置应靠近在1/2墩高处为佳；考虑非线性因素的影响，弯连续刚构桥的稳定性其实已经转化为考虑材料屈服强度的极限承载力的问题等等。这些结论的提出将为同类桥型的设计、施工以及进一步的研究提供科学依据。
作者：	王钧利
专业：	道路与铁道工程
导师：	贺栓海
授予学位：	博士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文