连续刚构桥高墩施工阶段稳

《连续刚构桥高墩施工阶段稳》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、连续刚构桥高墩施工阶段稳定性分析摘要：由于大跨连续刚构桥日益广泛采用高强、薄壁结构，稳定问题显得越来越重要。文中以某二级路刚构桥为工程背景，运用有限元计算软件建立其计算模型，采用线弹性稳定分析方法对墩自体施工阶段和最大悬臂施工状态下不同荷载工况的稳定性进行分析，得到各工况下的稳定系数，考虑了初始几何缺陷对墩稳定性的影响。关键词：连续刚构稳定性最大悬臂初始几何缺陷引言稳定问题是要找出外荷载与结构内力抵抗力间的不稳定平衡状态，即变形开始急剧增长的状态，是一个变形问题。桥梁结构稳定性是关系该桥的安全与

2、经济的主要方面之一，它与结构强度问题有同样的重要意义。随着我国交通事业的蒸蒸日上，特别是近些年来，公路交通建设正快速不断地向山区延伸。其中受到地形方面限制，修建公路时常跨越沟谷、河流，致使高墩的修建日益增多。由于大跨度桥梁日益广泛地采用高强材料和薄壁结构，稳定问题更为突出，甚至有时对整个桥梁结构的受力起控制作用。因此对此类桥梁结构的设计与施工组织中有必要对其稳定性进行分析，以确保结构的安全性能。本文以某二级公路高墩大跨连续刚构桥为工程背景，分析其高墩的稳定性。一、工程概况该大桥起、终点桩号分别为

3、k63+775-k64+368，主桥上部构造为(60+110+110+60)m四跨预应力混凝土连续刚构箱梁。箱梁断面采用单箱单室，根部梁高6.5m，跨中梁高2.6m，顶板厚25cm，底板厚从跨中至根部由28cm变化70cm，腹板从跨中至根部分三段采用40cm、65cm、70cm三种厚度，箱梁高度和底板厚度按2次抛物线变化。主墩墩身采用单肢变截面空心薄壁墩，墩顶截面尺寸7.2×8.1m，壁厚1.2m，三个主墩墩高分别为92m、88m、50m。图1：主桥立面图（cm）二、计算参数表1：材料参数表风荷

4、载计算：依据jtgd60一2004《公路桥涵设计通用规范》[4]第4．3．7条规定桥墩横桥向风压：w=k0k1k3wd①wd=k2k5k0②式中：w0为(昭通)百年一遇基本风压，0.4kpa；wd为设计基准风压；k0为设计风速重现期换算系数，大桥为1.0；k2为考虑地面粗糙度类别和梯度风的风速高度变化修正系数，查表为1.0～1.42；k1为地形、地理条件系数，查规范为1.3；k3为风载阻力系数1.3；k5为阵风风速系数，查表为1.38。经过计算得桥梁横向风压：w=0.933kpa～1.325kp

5、a(随墩高变化)；纵向风压：0.7倍横向联合风压w=0.653kpa～0.927kpa(随墩高变化)。三、高墩稳定问题有限元分析本计算分析采用专用有限元程序midas/civil2010软件进行屈曲分析，墩高为92m。稳定问题分为两类，一类是分支点失稳问题，另一类是极值点失稳问题。实际工程中一般表现为第二类失稳。但是，由于第一类稳定是特征值问题，求解方便,许多情况下两类问题的临界值又相差不大，因此研究第一类稳定问题仍有重要的工程意义。如果荷载{f}达到λcr{f}时，结构呈现随遇平衡状态，当{δ

6、}变为{δ+△δ}时使得位移产生的力为零也就是此时结构的总刚度为零，满足下面方程式：([kd]+λ[kg]){△δ}=δ③这就是计算稳定安全系数的特征值方程，如果刚才有n阶，那么理论上存在n个特征值。但是在实际工程中只有最小的特征值才有实际意义，此时特征值为λcr，临界荷载值为λcr{f}。（一）高墩自体稳定性分析高墩在竣工之后所承受的荷载是自重、纵向风载、横向风载。1.自重+纵向风载作用下高墩自体稳定性通过有限元软件对该桥的稳定性分析，结果如下：表2：自重+纵向风载作用下特征值分析结果2.自重

7、+横向风载作用下高墩自体稳定性通过有限元软件对该桥的稳定性分析，结果如下：表3：自重+横向风载作用下特征值分析结果图2：墩身自体面内纵向失稳模态图（二）高墩施工至最大悬臂状态时稳定性分析高墩大跨连续刚构桥施工到最大悬臂端稳定性最差，因此分析此阶段结构的稳定性是很有必要的。又由于最大悬臂处结构仍是静定的，高墩可简化为一端固结，一端悬臂的压杆来求解。本工程实例中，根据实际可能出现的情况，参考国内其他连续刚构桥梁可能取值，考虑如下最大悬臂状态时的施工荷载：①刚构桥t构最大悬臂状态下的结构自重②施工所采

8、用的轻型三角挂篮荷载，根据挂篮设计图纸挂篮重量按45t考虑③考虑施工的尺寸误差、梁体重量的变异性等因素影响，造成两侧悬臂的梁体自重不均匀。一侧取1.05倍梁重，另一侧取0.95倍梁重。④堆积在桥面上的施工临时荷载，悬臂时一侧沿臂长方向施加2kn/m的均布荷载，另一侧暂时没有堆积。⑤最大悬臂状态时一侧挂篮突然跌落，计入冲击系数2.0⑥顺桥向沿墩高方向作用纵向风荷载⑦从安全角度出发，当主墩施工到最大悬臂长度时，取一端悬臂承受100%的风荷载，而另一端为空载，沿臂长方向q横=3.445kn/m～8.6