高墩大跨径曲线刚构桥设计参数与稳定分析

高墩大跨径曲线刚构桥设计参数与稳定分析

第29卷　第5期2005年10月

武汉理工大学学报(交通科学与工程版)

JournalofWuhanUniversityofTechnology

(TransportationScience&Engineering)

Vol.29　No.5Oct.2005

高墩大跨径曲线刚构桥设计参数与稳定分析3

王钧利　贺拴海

(长安大学公路学院公路桥梁与隧道陕西省重点实验室　西安　710064)

摘要:以高墩大跨径曲线刚构桥为研究对象,以稳定性理论为基础,利用有限元法对其在施工阶段和营运阶段的稳定性进行计算分析;通过对不同墩高、曲率半径、不同构造、不同工况的稳定性计算结果进行比较,总结出高墩大跨径曲线刚构桥设计参数(墩高、曲率半径、系梁个数)与稳定性特征值(失稳荷载系数)的关系.

关键词:桥梁工程;高墩大跨径曲线刚构桥;稳定性分析;设计参数;稳定特征值系数中图法分类号:U445.466

　　针对山区特有的地形条件,在设计桥梁时往

往是集高墩、曲线、大跨径于一身,力更加复杂,题更加突出.,,为突显.失稳问题[[2].目前,采用空间有限单元法对高墩大跨径曲线刚构桥稳定性分析方面的资料还很少见.文中通过有限元分析找出高桥墩曲线梁桥在施工阶段和营运阶段的稳定性与设计参数的规律性,作为大跨度曲线梁桥设计的依据.

=(2)

,即使 R→0, U有

(3) K+ΚKΡ =0式中:K为结构弹性刚度矩阵,K=为几何刚度矩阵, KΡ=

Sdv;Κ为稳定系5X5X

数.其中:B,D,S,N分别为建立在初始构形上的应变矩阵[5]、弹性矩阵、应力矩阵和形函数矩阵.通过数值计算可求得最小特征值Κmin和相应失稳

模态.结构临界荷载Pcr=ΚminP.

∫

T

BDBdv;KΡ

T

1　结构稳定理论

结构失稳是指结构在外力增加到某一数值

时,稳定的平衡状态开始丧失,结构变形迅速增大,使结构失去正常的工作能力[3,4].在发生第一类失稳前,结构处于初始构形平衡状态,因此,结构平衡方程为

(K+KΡ) U= R

(1)

2　工程实桥及计算模型

2.1　实桥基本资料

某高墩大跨径连续刚构桥跨径为110m+200m+110m,桥梁总体布置如图1所示.主梁采用单室箱梁截面,墩顶梁高11m,跨中梁高3m,梁高沿跨径方向按二次抛物线变化,箱梁底板宽7m,顶板悬臂3.25m,全宽13.5m.主墩高度为120m,双薄壁矩形空心墩为4m×7m,壁厚0.7m,墩间距4m,其断面净面积为31.04m2,横

　　在小变形情况下,结构几何刚度KΡ与应力水平成正比,多数情况下应力与外荷载为线性关系,故

　　　　收稿日期:20050622

桥向惯性距为180.7435m4.钻孔灌注桩基础.该桥主桥箱梁混凝土为C50,桥墩混凝土为C40.

　　　　王钧利:男,41岁,博士生,副教授,主要研究领域为桥梁结构理论及结构分析研究　　　3西部交通建设科技项目资助(批准号:200231822329)

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