超高墩大跨度连续刚构桥抗风稳定性分析及优化研究

摘要

随着计算技术的提高、新型材料的运用和施工技术的进步,桥梁向大跨、轻质方向发展,稳定性及抗风方面的问题日益突出。分布在沿江沿海和山区峡谷地段的大跨高墩连续刚构桥高墩上部和桥面的风速会很大,导致作用在连续刚构桥上的静、动风荷载很大,再加上这类桥梁具有高、轻、柔的特点,对风荷载比较敏感,因此,对此类桥梁结构的抗风稳定及优化进行深入研究将是十分必要的。本文以赫章特大桥为依托工程,对其抗风稳定性及优化展开相关研究。
　　 一、本文参照“赫章特大桥结构风荷载参数研究”报告和《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/T D60-01-2004),计算出主梁和桥墩施工阶段和成桥阶段横向、纵向静阵风荷载。再以谐波合成法为基础,采用修正傅里叶谱法编制相关随机风速时程程序,并模拟了赫章特大桥的横向、竖向脉动风速时程,进行了相关风速谱检验。
　　 二、以大型有限元软件ANSYS和Midas/Civil分别建立了赫章特大桥最大悬臂施工阶段和成桥阶段的有限元模型,并验证了网格的划分精度以及网格的收敛性。
　　 三、在三种施工工况下开展了静力线性和非线性稳定计算,其中非线性稳定计算荷载梯度施加采用均布力和集中力两种计算方法。
　　 四、从横系梁,截面形式、中心间距三方面研究了双肢墩静风稳定性以及超高墩边坡坡率与构造形式对结构静风稳定影响。
　　 五、分析了80m,195m高墩最大悬臂阶段和成桥阶段的动力特性。比较赫章特大桥抖振响应与静阵风响应结果,发现施工最大悬臂阶段脉动增大系数大于成桥阶段,这说明施工最大悬臂阶段对脉动风荷载更为敏感,因此,在施工过程中应引起足够重视。
　　 最后,对本文的研究工作进行了总结,给出了研究中的一些结论,并指出了进一步工作的建议。