桥梁跨径组合怎么算_桥梁的计算跨径_系梁设置对高墩大跨径矮塔斜拉桥稳定性的影响

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系梁设置对高墩大跨径矮塔斜拉桥稳定性的影响

龙源期刊网 系梁设置对高墩大跨径矮塔斜拉桥稳定性的 影响 作者：武余波 来源：《科技探索》2012 年第 12 期 中图分类号：U4 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2012）12-0200-02 摘要：以桥梁结构稳定性理论为基础，以高墩大跨径矮塔斜拉桥稳定性为对象，利用有限 元对其在施工阶段及成桥阶段结构的稳定性

进行分析，计算了不同系梁形式、不同系梁个数的 矮塔斜拉桥的稳定性系数。对计算结果进行分析，总结出高墩大跨径矮塔斜拉桥在设计及施工 稳定性与系梁设置的关系。 关键词：桥梁工程 高墩大跨 系梁 失稳模态 稳定性系数 0、引言 随着我国公路建设的蓬勃发展，桥梁建设进入了前所未有的高峰时期。受地形、地貌的限 制，高墩大跨径矮塔斜拉桥以其结构轻盈、造价低廉、适应性强等优势，近年来在我国西部沟 壑地区得到较快的应用。其突出特点是顺桥向桥墩刚度小，，能够有效减小上部结构的内力，同 时减小温度荷载、收缩徐变、地震力的影响，随着桥墩高度的不断增加，桥梁稳定性分析就必 不可少，本文以高墩作为研究对象，分析在空心墩中设置一定数量的系梁对桥梁结构稳定性的 影响，为此类桥梁的设计和施工提供一定的参考依据。 1、基本原理 稳定问题分为两大类，第一类是欧拉稳定问题，第二类是极值稳定问题。第一类稳定问题 求特征值，即稳定性系数，它的临界荷载有近似代表着第二类稳定问题的上限。第二类稳定问 题主要由强度条件控制，满足稳定性要求同时，还要满足强度要求。实际工程中的稳定问题一 般表现为第二类稳定，但是，由于解第一类稳定问题的特征值比较方便，在许多情况下两类问 题的临界值又相差不大，因此研究第一类稳定问题仍有着重要的工程意义。 求解结构弹性稳定问题的实质是求结构在给定荷载作用下的一种失稳状体，确定临界荷载 和相应的屈曲形态。对于简单结构，可以用结构力学或弹性力学方法；但对于复杂结构，用解 析法很难得到其临界荷载，采用有限元法可以得到较好的结果。 结构在初始平衡状态有限元表达式为： ﹛[Ke]+ [Kg]﹜﹛u﹜=﹛F﹜ （1） 龙源期刊网 式中：[Ke]为结构弹性刚度矩阵；[Kg]为结构刚度矩阵；﹛u﹜为结构节点位移向量； ﹛F﹜为结构节点荷载向量。 上式中[Kg]为结构初始应力矩阵，与荷载大小有关。假设﹛F﹜增至 λ﹛F﹜时，[Kg]也增 大 λ 倍，则式（1）为： ﹛[Ke]+λ[Kg]﹜﹛u﹜=λ﹛F﹜ （2） 假设此时结构达到临界状态，则存在一扰动﹛u﹜+﹛Δu﹜，使结构在外力不变的条件下 达到的平衡状态，得到 ﹛[Ke]+λ[Kg]﹜（﹛u﹜+﹛Δu﹜）=λ﹛F﹜ （3） 式（3）-（2），得 ﹛[Ke]+ λ[Kg]﹜﹛Δu﹜= 0 （4） 只有当│[Ke]+ λ[Kg ]﹜│=0 时，任何扰动﹛Δu﹜下都满足式（4）。这就将稳定性问题归 结为求解一个特征值问题。特征值 λi、特征向量﹛Δu﹜i（i=1，2，…，n）分别为个阶特征值 的大小和相应的失稳模态。在实际工程中，只有最小的特征值才有实际意义，这时的特征值为 λcr，临界荷载为 λcr﹛F﹜。 对于高墩大跨径桥梁稳定性包括施工阶段高墩自身稳定性、主梁悬浇阶段的稳定性及成桥 阶段稳定性，其中施工阶段中最大悬臂阶段结构稳定性最差。因此，研究施工最大悬臂阶段和 成桥阶段稳定性具有代表意义。 2、工程概况 本文以某初步设计的三跨矮塔斜拉桥为计算模型，跨径布置为（95+180+95）m 预应力混 凝土矮塔

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