大跨度钢桁架拱桥二阶静风稳定性分析方法研究
【图文】：
榷ㄎ侍猓嗤⒍允┕?荷载、吊索索力和吊杆非保向力加以参数分析比较，分析方法及研究结果在为此类桥型的设计、施工提供参考依据。1工程背景本文以一座为跨径布置为(100+400+100)m的钢桁架拱桥为例，对其施工过程中的二阶静风稳定性问题进行研究。该桥主桁横向中心间距36m。拱肋下弦矢高90m，拱顶处拱肋上下弦的桁高7m，边墩处桁高11m，节间长度12、14、16m。主拱肋拱轴线下弦为m=1.6133次悬链线，边拱下弦为Ｒ=285m圆曲线，上弦拱顶段采用Ｒ=300m圆曲线，并以Ｒ=1200m反圆弧与桥面相接于E1节点。其总体布置图，见图1。图1主桥总体布置图(单位:m)Figure1Theoveralllayoutofthemainbridge(unit:m)目前，大跨度钢桁拱肋的架设主要采用缆索吊装法、悬臂拼装法、转体施工法和支架施工法，本桥采用悬臂拼装法，这种施工方法施工周期长，横向约束少，横向刚度小的特点使得不利于抵抗侧向风荷载。该桥处于亚热带海洋性季风气候区，受海洋气候影响，一年四季均能产生海陆风，常年盛行东南风和东北风，平均风速在3.1m/s，定时最大风速有超过40m/s的记录，施工过程中抗风稳定性问题因而表现的尤为重要。2第二类稳定性分析方法2.1第二类稳定基本理论结构的失稳分为分支点失稳和极值点失稳两类［12］。分支点失稳也即第一类稳定问题，当荷载达到临界荷载时，原来的稳定平衡状态可能发生改变而分支，出现了新的平衡形式，与原有平衡有着质的区别。第一类稳定问题分析方法简单，理论前提是材料始终处于弹性阶段，结构变形处于小挠度范围内，仅适用于理想结构，ANSYS分析中对应特征值屈曲分析。实际工程中，结构失稳一般表现为第二类稳定，即极值点失稳。第二类稳定分析等同于同时考虑几何非线性和材料非线性的极限承载力分析。
节点自由度的方式来模拟扣塔与桁架单元间的铰接，计算模型如图2所示，单元数总计12744，节点数总计19310。主桥钢结构除部分弦杆和腹杆采用Q420qD钢材外其余钢材均采用Q345qD;桥面板采用C60的混凝土;吊杆为强度等级为1670MPa的φ7成品高强钢丝;柔性系杆采用强度等级为1860MPa的φ15.24钢绞线。扣塔除钢管立柱采用Q345qD的钢材外，其余剪力撑均采用Q235B;扣索采用φ15.24低松弛钢绞线，边跨拉索单桁均由4组37φ15.24钢绞线组成，中跨拉索单桁由4组37φ15.24(2#扣索)和3组37φ15.24(1#扣索)钢绞线组成。图2ANSYS有限元模型Figure2TheANSYSfiniteelementmodel3静风荷载及分析工况3.1计算静风荷载根据《公路桥梁抗风设计规范》(JTG－TD60－01－2004)［13］提供的横向静阵风荷载计算方法，本桥施工阶段计算时风速重现期系数取为1.0，采用百年一遇基本风速38.4m/s进行计算，可得作用拱肋上的横向静阵风荷载为10.31kN/m，作用桥面系上的横向静阵风荷载为3.78kN/m。3.2稳定分析工况结合该桥的自身特点，施工方法采用拱上吊机悬臂拼装法施工，施工过程为:边、主墩的施工→前10节间主拱及桥面系安装→安装塔吊，主拱安装至16#节间，同步安装扣塔系统→拆除塔吊，挂设1#扣索，完成初张拉，解除上层风缆→安装中跨桁拱至20#节间，挂设2#扣索，完成初张拉，边跨压重→继续安装主拱，北主跨至23#节间，南主跨至22#节间，两岸架梁吊机锚固于21#节间，准备中跨合拢→安装桥面系，准备刚性系杆合拢→拆除压重及扣塔系统。根据施工方案，施工过程中考虑结构体系转变前，迎风面较大，抵抗侧向风荷载最不利及成桥状态三个控制工况，工况1:拱肋中跨合拢;工况2:刚性系杆合拢;工况3:成桥
【作者单位】： 武汉理工大学土木工程与建筑学院;
【分类号】：U448.224
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，本文编号：2539643
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