连续刚架体系粱拱组合桥梁的稳定性分析.pdfVIP

连续刚架体 系粱拱组合桥梁的稳定性分析 李跃武 (中铁十九局集团第三工程有限公司，辽阳 111000) 摘 要：梁拱组合体系桥梁受力复杂，稳定性分析是该类桥最重要的计算内容。以单肋拱加劲V型撑刚构一 连续梁桥为工程背景 ，利用大型通用有限元软件 ansys建立结构模型，通过对连续体系梁拱组合式桥梁进行分析， 得到大桥前几阶固有频率及相应的振型。该成果可为梁拱组合桥梁的设计提供参考。 关键词：连续梁拱；组合式桥梁；稳定性 ；振型 中图分类号：U441 文献标识码：B 文章编号：1673—6052(2010)04—0110—03 1 引言 属于压弯结构，需要考虑此类桥型的第二类稳定问 桥梁结构失稳有结构的整体失稳和桥梁的局部 题，但在实际设计当中，对于中小跨度仍然多按照第 失稳两种表现形式。局部失稳是指局部分子结构的 一 类稳定理论验算其稳定性。 失稳或者是个别构件的失稳，它们可以导致整个体 2 主桥结构及有限元模型 系的失稳破坏。在桥梁结构设计中，总是要求桥梁 图1所示的大桥主桥采用45+90+106+9O+ 要保持稳定平衡，即桥梁在各种力作用下沿各个方 45=366m单肋拱加劲V型撑刚构 一连续梁桥，桥 向都是稳定的。稳定研究可以从小范围内研究和大 梁全宽34m，以V型墩连续刚构为受力主体，并在 范围内研究，小范围内研究是指邻近原始状态的微 106m主孔和两90m次边孔的横向中轴线上各设一 小区域 内进行研究，它是以小位移理论为基础。从 单肋加劲钢管拱，通过双吊杆和横梁将加劲拱与箱 大范围内研究是为了揭示失稳的真谛，大范围内的 梁联合起来，形成梁拱组合受力体系。上部结构采 理论研究是建立在大位移非线性理论的基础上的。 用单箱单室梁，上下行两幅桥之间只在横梁及 V型 从而引出了两种研究结构稳定问题的形式：第一类 撑处连接外，其余部位左右幅翼缘板断开。箱梁顶 稳定问题和第二类稳定问题。 面宽 16．Om，箱梁控制断面梁高为：中支点处 复杂拱桥结构的稳定性分析一般用有限元方法 4．214m，边跨直线段及主跨跨中处为2．4m，高跨比 计算，包括线性屈曲和非线性稳定计算。其中，线性 分别为 1：21．6和1：37．9。两主孔墩处为固结，两 屈曲分析的理论基础是分支点稳定理论，假定结构 次边墩设置支座。桥梁主桥如图1所示。主梁采用 失稳时处于弹性小变形，桥梁的内力与外荷载成比 C50混凝土，混凝土容重26kN／m ，C50混凝土弹性 例关系，分析时，建立桥梁结构总体弹性刚度矩阵和 模量为3．45x10MPn，抗压设计强度 22．4MPa，线 几何刚度矩阵，把结构的稳定分析转化成求解特征 膨胀系数 =1X10。。，混凝土材料的收缩徐变特性 值的问题，具有计算简便，概念清楚的优点。因此， 全部按照规范规定取值，相对湿度按野外一般条件， 对于连续梁拱组合体系来说，虽然此类桥梁的拱肋 为72％。钢管拱肋为双向哑铃形断面，由四根直径 550ram的钢管组成，钢管之间用 12mm厚的钢板连 性平衡状态，因此可以得到式 (1)中大位移矩阵 接，钢管在第一根吊杆附近以下的缀板及拱座以下 。[k]应该等于零。在u．L列式中不再考虑每个增 拱箱内灌注C50微膨胀高性能混凝土，其余段缀板 量步中荷载的变化，所以不论采用T．L还是u．L列 内不灌混凝土。钢板采用Q345C钢。 式，其表达形式是一致的。即： ([k]+[k]){△u}={AR} (3)