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高墩大跨连续刚构桥非线性稳定性分析
高墩大跨连续刚构桥非线性稳定性分析 王海松 技 术 应 用 研 究
高墩大跨连续刚构桥非线性稳定性分析
王海松
(中铁四院集团广州设计院有限公司 广州 510600)
【摘 要】 桥梁结构的稳定性是关系其安全与经济的主要问题之一,它与强度问
题有着同等重要的意义,由于大跨度桥梁日益广泛地采用高强材料和薄壁结构,
使稳定问题显得比以往更为重要。
【关键词】 高墩 刚构桥 非线性稳定性 分析
134+78m 预应力混凝土箱梁连续刚构,单箱单室三
1 概 述 向预应力构造,挂篮悬臂浇注施工。最大跨径为
134m ,最大墩高达103m ,如图1 所示。
某大跨高墩连续刚构铁路桥,采用 78+3 ×
图1 总体布置图
梁体为单箱单室、变高度变截面结构。中支点 通过计算,对该桥的线性稳定性作了简单分
处箱梁梁高9.3m ,跨中及梁端梁高4.8m ,梁底下缘 析,在最大悬臂状态挂蓝跌落情况下的稳定系数
采用1.8 次抛物线过渡。箱梁顶宽12.06m ,箱梁底 最小,为105.8。
宽7.0m ,4、7 号墩处箱梁底宽加宽至9.0m ,顶板厚
度除支点处外均采用50cm ,底板厚度50 至100cm 。 2 计算分析
最高墩为矩形空心墩,墩顶纵、横向分别为
9.0m、8.5m ,墩顶纵、横向壁厚分别为1.2m、1.5m。纵 鉴于经典线性理论在许多情况下并不适用,
向外坡采用45:1,内坡为直坡;横向外坡由18:1 变 本文详细考虑了各种工况下分线性分析。非线性
化至5:1,内坡为38:1。刚臂墩墩底均设6.0m 实体段。 问题可以分为三类:几何非线性问题、材料非线性
( ) 49
铁道勘测与设计 RAILWAY SURVEY AND DESIGN 20 10 2
铁道勘测与设计
问题以及状态非线性问题。所谓几何非线性问题, 在挂蓝跌落时荷载组合为:自重+竖向风载+梁
就是放弃小位移假定,从几何上严格分析单元体 段自重差+施工不平衡荷载+挂蓝荷载,由线性分析
的尺寸、形状变化,得到非线性的几何运动方程, 计算知,该工程是最大悬臂施工阶段的最不利荷载
从而造成基本控制方程的非线性问题。材料非线 布置方式。
性是指其本构关系是非线性的,材料非线性问题又 考虑几何分析的情况下,结构的总体平衡方程
可分为两类非线性弹性问题和弹塑性问题。而状 [ ] [ ] [ ] { } { }
可写为(K0 + K0 + KL )D = P
态非线性是指接触问题等边界条件变化的问题。 [ ] [ ]
式中,K0 为小位移弹性刚度矩阵;K0 为初应
由于自身的结构特点,高墩大跨桥梁在重力和其它 [ ]
力刚度矩阵;KL 为位移刚度矩阵。
荷载共同作用下,其墩顶位移不容忽略,因此稳定 最
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