混凝土薄壁高墩桥梁结构的稳定性分析与试验分析

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1、浙江人学硕，Ij学位论文(2008)第一章绪论1．1概述第一章绪论目前，我国许多山地丘陵地区尤其是西部地区已建设了大量的高墩大跨径预应力混凝土连续刚构桥，而且同类桥梁的建设数量愈来愈多，它们在山区公路、铁路桥梁的应用中显示出了其跨越能力大的优越性。首先，该桥型造型美观、气势宏伟、行车舒适；其次，墩梁联合作用，要求桥墩比较柔，跨越深沟的高桥墩正好满足连续刚构桥这一特点；第三，施工相对简单、对施工场地要求低；另外，连续刚构与以往经常采用的简支梁桥相比，虽然上部结构费用大于简支梁桥，但其避免了林立的墩群(图1．1)。高墩大跨径连续刚构桥的桥墩比较柔，每一个桥墩比简支梁高桥墩

2、的污工体积小得多，从而降低了桥墩和基础工程所占的费用，因而综合起来连续刚构桥总共投资额与简支梁桥相近或略低。高墩大跨径预应力连续刚构桥由于自身得天独厚的优点被设计者所青睐，特别是在近几年更是得到了广泛的应用。随着桥梁向大跨、轻型、高强方向发展，现代桥梁多采用薄壁箱形截面结构(图1．2)，跨越这些深谷地段的桥梁，其墩高度许多已经超过百米(表1．1)。随着跨径的增大以及桥墩高度的增加，桥梁稳定性、结构耐久性、施工安全等问题己经引起了广大桥梁工作者的重视。高墩大跨径预应力混凝土连续刚构桥梁所占桥梁建设中的比重日益增大，尤其是在地形地貌复杂的崇山峻岭地区，但这方面的研究成果大

3、多集中在第一类稳定问题和施工控制等方面，研究其第二类稳定问题和高墩温度效应的文献甚少。事实上，大跨径连续刚构的稳定问题往往归结为第二类稳定问题，也即考虑双重非线性的结构极限稳定或承载力问题。关于混凝土箱梁的线弹性理论已比较成熟，但关于混凝土箱梁和箱型高墩的非线性稳定分析和研究，由于涉及到几何非线性和材料非线性因素，所要求的基础理论知识更深、更广、其程序实现也更困难，分析难度较线弹性分析大为增加，计算方法也更为复杂，因此第二类稳定问题方面的研究相对较少。近几年来，随着计算机硬件技术和数值仿真的飞速发展，使我们能够瞬抚四海和纵览古今，研究各类复杂的工程和科学问题。有限元分

4、析已经成为一种很有效的线性和鼍#线蛙分析方法，已广泛应瘸予土本、机溅、冶金、材料、航空、汽车、船躺、电器等各个工程和科磷领域。在土木工程的应用中，褥益予有鬻元理论的发展，各种专渡的线弹性有震元罚+算分挢应用软件帮助我嚣j简便、抉速、准确的瓣决了大多数的实际工程闼懑。对予曼为复杂的非线性阀遴，⋯一批先进的透用_{；；{弘线性有限元分析软件和专业嚣线性有漆元分析软件的闯毽，为分析和研究此类闯题提供7一条快捷有效豹道黪。畿I-1鬻懑辫分蕊激大黪连续麟翰耩燮糕Tahie．1-1Some黼aterialofthecontinUOUS瓣鬟溆fra激鐾bridge趣Domestic

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9、关于礤究稳定瓣题熬历史与褥粱结构相关的稳定理论已有憋久的历史。旱在1744年，黢拉(Euler。L)裁进行了弹性压扦属越的避论计算，给出了著名的黢拉公式。1889年愚格塞(Engesser．Fr)建议用切线模量最代替欧拉公式中的弹性模爨，给出了囊性稳定的理论簿。同年，康薅特尔(Considere)提出有效模爨(或称换算裰量)的概念，为在蕊界蘅载作用下柱子开始弯麓时其凹粼应力按切线模楚增大两凸侧应力瓣按弹性模豢卸蔑，鞠认为有效糕懿是切线横繁每弹性模爨熬黼数。布里安(Bryan+G鞭)在{891年俘了瓣支矩形缀摹向均匀受压瀚稳定分析。曾垦特尔(Prand