基于ANSYS的大跨刚构桥高墩施工稳定性分析-论文.pdf

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1、第4o卷第3期湖南交通科技Vo1．40No．32014年9月HUNANCOMMUNICATIONSCIENCEANDTECHNOLOGYSep．2014文章编号：1008-844X(2014)03—0107—04基于ANSYS的大跨刚构桥高墩施工稳定性分析朱自立。李翌程’(湖南省农林工业勘察设计研究总院，湖南长沙410007)摘要：依托某大跨连续刚构桥箱形变截面高墩的工程背景，运用ANSYS有限元分析软件，结合其结构体系特性以及施工过程建立有限元模型并求解分析，根据第一类稳定性以及第二类稳定性的计算方法，对该桥高墩在施工阶段

2、不同荷载作用下的两类稳定性进行分析以明确结构整体安全特性，可为相似类形桥梁的设计以及施工提供参考。关键词：连续刚构桥；高墩；稳定性；有限元中图分类号：U441文献标识码：B定系数。第二类失稳是结构失稳时，平衡形式并不0引言发生质的变化，变形会按原有的形式迅速增长，进而近年来随着我国的交通基础设施建设的快速发使结构丧失了承载能力，又称为极值点失稳。这类展，施工技术水平不断提升，桥梁建设水平也不断提失稳问题是对结构进行静力非线性分析直至求解发高。高墩大跨径连续刚构桥以其自身适应地形能力散，得到极限荷载。好、跨越能力大、造价低、造

3、型优美等优势，在西部山1工程概况区地形以及沟深、坡陡、水流急的地方应用广泛。由于地形的特点，对于高墩大跨度连续刚构桥，随着墩本文以某高墩大跨径连续刚构桥为背景，主桥高的增加其施工难度将逐渐加大，施工过程中的安结构为(75+130+75)m三跨预应力混凝土连续刚全问题，尤其是高墩带来的稳定性问题将逐渐凸显，构，单幅桥宽12m。对其进行施工阶段的稳定性分析十分必要，分析结该桥的桥址处于一呈现“V”字形地貌特征的河构在施工过程中的稳定性可为结构安全提供保谷之中，地形高差起伏较大，桥墩设计最高为62m，证。属于高墩桥梁。对于高墩桥梁

4、而言，为了保证高墩桥梁的结构主梁为单箱单室，采用预应力混凝土变截面，箱安全，除了对桥墩进行强度计算以外，还需要对其稳梁顶面设2％双向横坡，箱底横向水平。箱梁顶板定性进行验证，尤其是施工阶段的稳定性分析尤为宽I1．8m，底板宽5．5m，梁高在根部为7．5m，跨必要。随着高墩大跨径连续刚构桥的墩高的不断增中为3．3m，梁底自根部至两端呈现1．7次抛物线加以及广泛地使用高强混凝土以及薄壁结构，稳定变化，其桥型布置图如图1示。性问题就更加地突出。因此，对高墩大跨度连续刚桥梁的主梁采用C50混凝土，主墩的墩身采用构桥桥墩进行施工稳定性

5、分析是必须考虑的因素之C40混凝土。’一桥梁的主墩采用箱形变宽截面空心墩，高桩承0结构的失稳现象一般可以分为两类情况。第一台。其中1号墩墩高62m，沿顺桥向截面宽度5．5类失稳是较为理想化的情况，这类失稳使得结构的in不变，沿横桥向截面宽度从上往下由5．5m到平衡形式发生质的突变，原有的结构平衡形式不稳8．0m变化；2号墩墩高47m，沿顺桥向截面宽度定，同时会出现新的有质的区别的平衡形式，称为分5．5m不变，沿横桥向截面宽度从上至下由5．5m支点失稳。这类失稳在数学处理上是求解特征值问到7．25m变化，墩身的标准壁厚均使用0

6、．9m。1题，结构进行特征值屈曲分析，求解临界荷载得到稳号墩的桥墩构造示意图如图2示。收稿日期：2014·05—06作者简介：朱自立(1980-)，男，工程师，主要从事道路与桥梁设计。llO湖南交通科技40卷765432lO悬臂施工阶段自重是结构第一类稳定性的决定性因及8材2料4非6线8性4后2的4模68型O与实际结构更接近，所以第素，施工荷载对其影响有限。二类稳定性分析更加符合实际，在工程中的实用价3．2第二类稳定性分析值更大。在考虑模型几何非线性以及材料非线性的前提4结论下，在最大双悬臂状态下，1号墩在2种荷载工况下的第

7、二类稳定系数以及破坏模式列于表2所示。2本文采用ANSYS有限元分析软件对某高墩大种荷载工况下的1号墩荷载一墩顶位移曲线如图6跨径连续刚构桥的最不利施工阶段进行稳定性分所示。取用墩顶竖向位移作为坐标轴，荷载系析，分76别5计4算其3在22I种O荷载工况下的第一类及第二82468424680数F作为坐标y轴，其中荷载系数F为模型中施加类稳定性分析总结如下：的荷载与工况荷载的比值。1)l号墩在最不利施工阶段即最大双悬臂状态下的稳定性满足设计要求，表明l号墩在整个施表2第二类稳定系数及破坏模式工周期中稳定性良好。2)在2类荷载工况

8、下，l号墩顺桥向稳定性系数均小于横桥向稳定性系数，顺桥向先于横桥向失稳，施工过程中应考虑加强结构顺桥向稳定性。3)在最大悬臂施工阶段影响结构稳定性的的主要因素是自重作用，因而在施工过程中应严格按照设计要求控制结构尺寸。4)考虑几何非线性及材料非线性第二类稳定性分析模型更符合实际情况，所得的