高墩大跨连续刚构桥稳定性与地震反应研究

发布时间：2021-11-24 06:08

　　自改革开放以来,随着我国国民经济水平的逐渐提升,我国交通运输事业也得到了飞速的发展。在西部大开发战略的时代背景下,高墩大跨度连续刚构桥由于能够很好地适应我国中西部偏远山区的复杂地形,因此得到广泛地运用。而随着连续刚构桥跨径与桥墩高度的不断增大,桥梁的稳定性以及抗震性能也变得越来越重要。本文以湖北省恩施自治州宣恩县匡家坳大桥的施工过程为研究背景,结合相关规范,对高墩大跨连续刚构桥在施工各阶段的结构稳定性及其影响因素进行了全面的分析。首先,结合国内外关于结构稳定性的研究现状,简单介绍了结构的两类稳定性问题,即分支点问题与极值点问题,并以受压杆件为例加以分析。总结了三种比较常见的求解临界荷载的方法,选用能量法与有限元法分别对主墩在自重作用下的临界荷载进行了计算,并将计算结果进行了对比分析,计算误差在百分之十以内。其次,借用大型桥梁专用有限元软件MIDAS/Civil 2015对匡家坳大桥进行了仿真模拟验算,对大桥的裸墩阶段、最大悬臂阶段以及成桥阶段的稳定性进行了全面的分析,根据施工阶段的特点找出影响各阶段结构稳定性的最不利因素,并得到安全稳定系数。在分析裸墩阶段稳定性时,同时考虑了几何非线性... 

【文章来源】：湖北工业大学湖北省

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

第一类稳定性问题如图2.1所示，有一轴心受压的杆件，顶端所受荷载大小为P，对压杆施加

crP图 2.2 第二类稳定性问题如图 2.2（a）所示有一偏心受压杆件，荷载大小为P ，偏心距为 e，当偏心距一定时，在荷载P 尚未到达临界荷载 之前，杆件的变形会随着荷载P 的增大而增加；当荷载P 达到临界荷载crP 时，无论荷载 P 的大小是否发生变化，杆件的变形会持续增加，直至发生破坏。如图 2.2（b）所示，这种情况称为第二类失稳，也叫作极值点失稳。在现实的工程问题中，各种结构体系的受力情况更符合极值点问题的特征，但显然分支点问题的受力情况比较简单，可通过数学模型将求解安全稳定系数的问题转化为求解特征方程的问题。由于在极值点问题中结构失稳是导致其发生极限破坏的前提，所以临界荷载可近似地看作极值点问题的上限。因此，分支点问题的计算结果可作为结构设计的重要依据[14]。2.3 受压杆件稳定性的理论分析及求解方法2.3.1 静力平衡法（Eular 法）

能量法基于能量守恒原理，假设杆件发生屈曲变形时的挠曲线方程，借助随遇平衡的概念，可将外力功表示为一个含有微小位移变量的微分方程，由势能驻值定理可知，在位移满足几何条件的前提下，若位移可使势能驻值，则该位移对应的内力必满足静力条件，因此可以解出结构的临界荷载[16]。弹性体的形变势能 U 与外力势能 V 的和即为总势能PE ：EUVP= +(2.2)如果某平衡体系在外力的作用下产生了一个微小的位移增量，则结构总势能PE 也会产生一个对应的增量PΔE 。如图 2.3，当小球处于凹形球面底部时，其总势能PE 最小，当小球受到外力作用产发生位移时，其势能将会增大，即 Δ>0PE ；当小球处于凸形球面顶部时，其总势能PE 最大，当小球受到外力作用产生位移时，其势能将会减少，即 Δ<0PE ；当小球处于一无障碍的水平面上时，其总势能PE 则为定值，当受到外力作用使其发生横向位移时，小球将改变初始的平衡状态，但不会导致势能发生变化，即 Δ≡0PE 。


本文编号：3515392