斜腿刚构桥非线性稳定性分析.pdf

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1、第39卷，第1期公路工程Vo1．39，No．12014年2月HighwayEngineeringFeb．，2014斜腿刚构桥非线性稳定性分析郭瑞军(山西省交通科学研究院，山西太原030006)[摘要]斜腿刚架桥由于桥墩受到压弯作用，结构可能发生失稳。基于对斜腿刚架桥分别进行的线性和非线性稳定性计算，分析该型桥梁的失稳特点，研究了2种计算方法的区别和计算结果差异。计算结果表明，斜腿钢架桥容易发生桥墩横向失稳，对于该桥型的营运，非线性分析结果比线弹性分析结果更安全。[关键词]斜腿刚架桥；稳定性；失稳特点；几何非线性【中圈分类号】U448．23[文献标识码】A[文章编号]16

2、74—0610(2014)Ol一0235—04Nonlinearstabilityanalysisonskew-legsrigidframebridgeGU0Ruijun(ShanxiProvincialResearchInstituteofCommunications，Taiyuan，Shanxi030006，China)[Abstract]Skew—legsrigidframebridgewillbecomeinstabilitybecauseofthecompression—bendingpier．basedonthelinearandnonlinearanaly

3、sisofSkew-legsrigidframebridge，Thestudyanalyzedthecharacteristicofstability，andcomparedthedifferenceofthetwomethods．Theresultsshowedthatthepierwillbecomeinstabilityontransverse．Theanswerofnonlinearmethodismoreconserved．[Keywords]Skew—legsrigidframebridge；stability；instabilitycharacterist

4、ics；geometricnonlin—earity失稳现象。因此，斜腿刚架桥的稳定性问题一直O前言为工程师所关心。目前运用广泛的稳定性分析理论斜腿刚架桥具有造型美观、施工方便的特点。以线弹性理论为基础J，但对于可能会发生大位移该桥型与连续钢构桥类似，桥墩与主梁的刚性连接或P—A效应情况的结构，该分析结果可能不够精能够减小在竖向荷载作用下主梁跨中的弯矩，从而确。本文以某斜腿刚架桥为依托，分析其稳定性特能够减小主梁高度，降低造价⋯。此外，斜腿和梁点。对该桥分别进行线性稳定性分析和非线性稳定所受的弯矩比同跨度的门式刚架明显减小；同上承性分析，比较两者的差别，为该型桥梁的设计

5、提供一式拱桥相比，该桥型不需要拱上结构，减少了自重；定参考。其几何特点也决定了自身能够适应较大的桥下净1模型概况空。因此，斜腿刚架桥是一种跨越能力较大的梁式桥梁，其广泛运用于城市跨线桥梁和跨越深谷某斜腿刚架桥跨径组合为37m+50m+37m，的桥梁中。脚铰跨径124m，脚铰至主梁垂直距离为35m。上目前，国内外已修筑一定数量的斜腿刚架桥，如部结构为预应力钢筋混凝土箱梁，斜腿桥墩为卢森堡的阿尔泽特公路桥(1965年)，其脚铰跨度已2．2mx0．8m的等截面矩形，设计荷载为公路一I达234．1m。当斜腿刚架桥跨径增大时，斜腿长度级。为保证桥梁的稳定性，该桥的斜腿桥墩在横向必

6、定增加。由于斜腿桥墩长细比较大、同时受到较与中轴线成l0。交角。主梁采用C50预应力混凝大轴力和一定的弯矩作用，桥墩作为压弯构件会出土，桥墩采用C40钢筋混凝土。桥型布置图见图1现横向或纵向挠曲，导致桥墩局部失稳；当桥墩变形所示。超过一定限制时，结构整体可能在使用过程中发生计算采用Sap2000大型有限元软件进行，全部[收稿日期]2013—03—14[作者简介]郭瑞军(1977一)，男，山西河曲人，主要从事公路桥梁工程的勘察设计工作。236公路工程39卷作用下的几何刚度；A为特征值对角阵；为对应的失稳模态向量。因此，第一类稳定性问题可转换为最小特征值问题进行求解，能够有

7、效地应用程序进行计算。由于计算中可得到多个特征值，在实际工程中，可取最小值来表示屈曲荷载。目前，最直观的稳定性评价指标即为稳定性安全系数，该系数可用下式表示：K=R。，／R(2)式中：K为稳定安全系数；R，为当前计算阶段极限荷载；R为当前计算阶段实际荷载。表1为本桥线性稳定性计算结果，其中列举了前4阶屈曲荷载和稳定性安全系数K，其中K为通过式(2)求得，计算过程不再赘述。工程中仅关系(b)侧面图屈曲的最小荷载以及对应的屈服模态。因此，该桥图1斜腿刚架桥总体布置图(单位：n1)的屈曲临界荷载为79306．7kN。Figure1SlantLe