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《大跨度钢筋混凝土拱桥钢管混凝土劲性骨架施工阶段稳定性分析_赵雷》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第卷第刁期西南交通大学学报。年月!!丫!∀#、飞!∀大跨度钢筋混凝土拱桥钢管混凝土劲性骨架施工阶段稳定性分析赵雷杜正国西南交通大学建筑工程系成都【搞要】本文用荷载增是法,考虑几何非线性、施工加载历程及构件极限承载力的影响,对大,跨度拱桥钢管混凝土劲性骨架施工阶段稳定性进行了分析并研制了相应的微机程序所得结论有助于大桥劲性骨架的设计与施工监控。,,,关链词拱桥钢筋混凝土有限元法非线性稳定劲性骨架荷载增量法分类号位于国道某线上
2、的跨江公路大桥主拱圈采用跨径的钢管混凝土拱析结构作为劲,,,性骨架安装合拢并调整好标高以后封好拱脚双铰在空钢管内压注混凝土,使下弦杆成为,、,。钢管混凝土压杆并按设计顺序分阶段浇筑顶底及肋板混凝土直至形成单箱三室主拱圈本,文研究自空钢管内压注混凝土开始直到形成封闭的箱形拱圈的施工全过程的稳定安全系数问题。大跨度劲性骨架拱的几何非线性稳定分折基本原理及单元模式,拱桥的非线性现象是大跨度结构中重要的固有属性之一其中的几何非线性问题主要表现为结构的大位移小应变特征。拱桥主拱圈由钢管主弦和用作联结系的角钢及现浇成形混凝土箱板构成板一朽一,弦杆
3、主要承受较大的轴力与弯矩连接角钢为二力杆件。由于梁组合结构,,较大的跨度在各施工阶段均可能使结构产生较大的变形导致结构几何形状发生显著变化,因此,结构的整体平衡方程必须在变形后的,但事先未知的几何位置匕写出。该方程表现出比较明显的几何非线性特征这主要反映在以受压为主的拱结构之轴向力对结构刚度的不可忽略影响结构大位移导致的几何非线性效应。。于是,基于活动坐标系的法荷载与结构变形之问不再表现为线性关系在每个单元上附着一个所谓可动坐标系的局部坐标。因为局部坐标系随单元一起移,所以各局部转动坐标共享相应单元的
4、刚体运动。当前的变形状态应任何微分与积分都是对局部坐标系描述,该是下一步增量求解时的基准状态初始条件、然后修正局部坐标系产生一个新的基准状本文于年月日收到。第期赵雷等大跨度拱桥钢管混凝土劲性骨果施工阶段稳定性分析。显,。‘‘,态然各点的局部坐标量随增量加载而不断变化在第次加载川条件下结构增量平衡方程为〔万。兀、‘兀〕〔〔〕幼护‘式中胡为第次加载么所产生的结点位移增量列阵习是结构弹性刚度矩阵〔司是,,,,结构几何刚度矩阵它体现了轴力对结构刚度的影响其值线性地依赖于位
5、移增量△,‘,〔二〕是单元局部坐标系的大位移刚度矩阵它依赖于位移增量福胡的平方因为在活动的,。局部坐标系中单元内的应变和转动通常较小故在法中一般取〔」「叼、。‘空间梁和佑架单元的相应单刚组集而成空间习和〕分别由骨架拱圈结构的平壳梁单元和析架单元的弹性刚度矩阵及几何刚度矩阵见文献〕。平壳单元刚度矩阵的任意一个子块为,头‘,,,,二少…口只而几何刚度矩阵的任意一个子块为八匕‘。只。,艺””」一仁、〕刀”一””,,,。,,。、当一时平壳单元为三角形单元
6、时平壳单元为矩形单元打「红分别是平面,,应力问题和平板弯曲间题的相应弹性刚度矩阵子矩阵各为沐和沐阶矩阵「幻是考,虑轴力对弯曲影响的几何刚度矩阵的阶矩阵具体形式参见文献〕为平壳单元共面,,,奇异性修正系数当共,时当‘时第个主子块的修正系数·吕,,益为该单元弹性刚度矩阵中主元的最大值为数值因子一般取一一,式中在本,文大桥拱圈施工阶段稳定性分析中取一‘求稳定安全系数之的荷载增量法一,。大跨度拱桥骨架的荷载挠度曲线宏观上表现出比较明显的非线性关系考虑到该桥骨架
7、的实际失稳状态是极值点失稳,而且研制的计算机软件必须在施工现场用于施工监测,因此,,。一是要面向微机设计程序二是要计算速度快选用节省的算法适应施工需要鉴于以,,,,上考虑本文采用荷载增量法此法不仅节省运行时问便于在微机上实现而且计算的屈曲荷,。载偏于安全其值低于极限承载力有利于大桥施工增量近似解如果把任意施工工况下的施工屈曲荷载尸八口,分,乙成若干级加载第级加载的荷载增量为,户么则精确解订二尸下一护门土匕一一了一艺就任何一级加载而言,荷载一挠度曲线中的相应部分可以近似地认为是直线于是有充分理‘‘……‘么由把一个
8、总体上呈现非线性的过程按若干个小图荷载增法示意图,。的分段线性过程的累加来处理如图所示在每
