弹性地基高墩非线性稳定分析

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1、第32卷，第1期中南公路工程Vol.32，No.12007年2月CentralsouthHighwayEngineeringFeb.，2007弹性地基高墩非线性稳定分析刘晓舟(中交第二公路勘察设计研究院，湖北武汉430056)〔摘要」以弹性基础的高桥墩为研究对象，在考虑几何非线性和材料非线性的基础上，利用ANSYS进行非线性稳定分析，并将其结果与刚性基础情况下的分析结果进行比较。【关键词」弹性基础;高墩;非线性;有限元;稳定[中图分类号]U443.1[文献标识码]A[文章编号]1002一1205(2007)01一0122一02TheNoIinea

2、rStabilizationAnalysisofHighPierwithElasticFoundationLIUXiaozhou(TheSecondHighwaySurveyandDesignInstitute，Wuahn430056，Hubei，China)[Abstract〕RegardhighpierineIasticfoundationastheresearchobject，onthefoundationconsideringgeomet汀nolinearandmaterialnolinear，makeuseoftheANSYSproce

3、ednolinearstabilityanalysis，combineitsresultandtheanalysisresultproceedingthatrigidfoundationcircumstancedescendComPariS0n·[K叮words〕elasticfoundation;highpier;nolinear;finiteelements;stabilization对高桥墩的稳定性分析，通常将墩视作底端固虑构造要求，而且要考虑到单元应具有应力刚化、大结的竖梁，未考虑基础的弹性变形，仍沿用传统的线变形和大应变等非线性功能，从

4、ANSYS单元库中选弹性理论体系进行。对于多数情况下采用桩基础的取Beaml88单元作为墩身单元。Beaml88单元具高墩，在墩身承受较大荷载的情况下，基础产生一定有应力刚化条件，在大变形开关打开(NLGEOM，的弹性变形，对高墩稳定性的影响程度，值得认真分ON)时，适合于进行各种稳定性分析。墩高分别取析。基于此项认识并借助ANSYS有限元通用软件，50m、60m、70m、SOm、90m、100m，单元划分可用对弹性基础的高墩的稳定性进行线性及非线性分smartsize(智能划分)对实体梁进行划分。坐标系规析。定如下:x方向为横桥向，:方向为顺桥

5、向，y方向为竖向。1基础影响的基本假定2.2边界条件的处理①对于刚性地基，可以把桥墩视为固结在地基桥墩的边界条件十分复杂，在基础视作刚性体上的悬臂梁。将桥墩模拟为底端固结、顶端自由的的情况下，将桥墩模拟为底部固结、顶端自由的竖梁模型;②对于弹性地基，可以把桥墩视为弹性地梁;考虑到基础的弹性变形，而将承台视为绝对刚性基的梁，地基的弹性变位影响用等效弹簧模拟;③体，将桥墩模拟为底部弹性支承、顶端自由的竖梁。基础变位影响用平动弹簧、转动弹簧模拟，平动与转则边界元采用Combinl4单元。动的藕合项用藕合弹簧模拟。2.3荷载的施加在施工阶段，桥墩将处于最

6、不利的状况下，它所2非线性稳定分析过程承受的荷载有:墩身自重、顺桥向的风荷载、上部构2.1模型的建立造自重及施工荷载，在悬臂施工的情况下有一侧挂由于高桥墩的特点，在单元的选择上，不仅要考蓝脱落引起的不平衡力矩。非线性分析的基本方法[收稿日期12以巧一02一16[作者简介〕刘晓舟(1971一)，男，湖北黄酸人，硕士.高级工程师，主要从事公路桥涵勘察设计工作。第1期刘晓舟:弹性地基高墩非线性稳定分析123是逐步地增加一个恒定的载荷增量，直到求解开始表3墩顶临界荷载发散时结束。利用特征值屈服分析的Pcr值作为非Table3criticalload线性屈

7、服分析的参考荷载，然后逐步施加、平衡迭代墩高底部固结时的临界荷载底部弹性支承时的临界荷载(MO)线性分析非线性分析线性分析非线性分析到有限元模型上。在本分析中，利用弧长法，设置150飞68内j1月j0912601.03︺.二‘187.75860，40352456..01个荷载步和约100一500个荷载子步进行跟踪分月41.22白….133.95470，74门.20~0内J声.析，并且用作用力作为非线性分析解的收敛依据，最339.61几t.99.59180，内04.1682SJ.二二270.57…75。214终得到非线性解Pcrm。90，0227‘

8、.432一吕二1221。28*56。80571甘921，，17U‘、13计算实例二巴18476.~41.973表4墩底最大应力某桥中，下