大跨高墩连续刚构铁路桥的稳定性分析

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1、西南交通大学硕士学位论文大跨高墩连续刚构铁路桥的稳定性分析姓名：董伟申请学位级别：硕士专业：桥梁与隧道工程指导教师：魏建东20090301西南交通大学硕士学位论文第1页摘要由于高墩大跨连续刚构桥的不断修建，该结构在施工和运营阶段的稳定性的研究也成为一个热门的课题。世界上曾经有过不少桥梁因失稳而丧失承载能力的事故。由于现行桥规对此没有特别的说明，因此在这方面做一些研究是非常必要的。清河沟特大桥位于陕西省内，跨越清河沟及青银高速公路，为大跨高墩连续刚构铁路直桥，采用78+3×134+78m预应力混凝土箱梁，梁体为单箱单室、变高度变截面结构。中支点处箱梁梁高9．3m，’跨中及梁端梁

2、高4．8m，最高墩高达103m，除起点处墩采用挖孔桩基础外，其它墩均采用直径1．5m与2．Om桩基础。论文建立了两种计算模型，分别考虑了桩一土相互作用以及桩基固结连接方式对结构稳定性的影响。普通钢筋以及预应力钢束对结构稳定性的影响是本文在此类论文中的一个创新点。考虑预应力比没有考虑预应力作用时稳定性大，约7％，普通钢筋对该桥刚度影响非常小，稳定系数基本不变。论文采用大型有限元软件MIDAS／CIVIL分别计算分析最高主墩竣工后在墩体自重、纵向风载、横向风载作用下的高墩自体稳定性，最小稳定系数349．7；最高主墩上悬臂浇注施工到最大悬臂状态时，在纵向风载、横向风载、竖向风载、恒

3、载误差作用下及挂篮跌落时的最大悬臂状态稳定性分析，最小稳定系数113．7；全桥建成之后进入使用阶段时在自重、二期恒载、温度荷载、中活载、预应力组合后的稳定性，最小稳定系数125．3。通过分析得出：结构在最大悬臂状态考虑挂蓝跌落时稳定系数最小。为了更准确模拟实际结构，本文考虑了桩一土相互作用在最大悬臂状态对稳定性的影响，通过比较得出，在相同工况下，考虑桩一土相互作用比刚性基础的稳定性小，小约17．O％。，另外，本文采用了大型通用有限元软件ANSYS，用BEAMl88单元建立有限元分析模型，对该桥在最大悬臂状态下挂蓝跌落时进行了几何非线性稳定分析和几何、材料双重非线性稳定分析。分

4、析结果表明：结构具有足够安全储备。关键词：稳定性连续刚构桥高墩桩一土相互作用非线性西南交通大学硕士学位论文第1I页ABSTRACTBecauseofhighpierandlarge-spancontinuousrigidframebridgehasbuilt，thestructureandoperationduringtheconstructionofthestudyofstabilityhasbecomeahottopic．Oncetheworldhasalotofbridgesbecauseofinstabilityandlossofload-bearingcapacit

5、yoftheaccident,Bridgetheexistingregulationsdidnotspecificallynotethis，SOtodosomeresearchinthisareaisverynecessary．QingHegouBridgeislocatedinShanxiprovince，acrosstheQingHegouandtheQingdao—YinchuanHighwayforlong-spancontinuousrigidframehighpierstraightrailwaybridge，theuseof78+3×134+78mprestre

6、ssedconcreteboxgirder,beambodyasasinglebox，changingthestructureofhighlyvariablecross-section．Inthefulcrumofthehigh-9．3m,andincross-beamhighbeam4．8m，thehighestpierisupto103m,Inadditiontothestartingpointtheuseofduggingpilefoundation，theotherpiersare1．5mand2．0mdiameterpilefoundation．Thesissetu

7、ptwocomputingmodels，separatelyconsideredthepile-soilinteractionaswellastheconsolidationpileconnectionsofstructuralstability．Ordinaryreinforcedandprestressedsteelbeamaffectedthestabilityofthestructureatsuchathesisinthisarticleareaninnovation．Pre-stressedt