高墩大跨连续刚构桥施工期稳定性及其可靠性分析

摘要

随着我国西部公路桥梁等设施的大量建设，高墩大跨连续刚构桥得到了大规模的采用，并且随着连续刚构桥跨度和桥墩高度的不断增大，其施工期结构的稳定性问题越来越受到重视。本文以四川泸州某高墩大跨连续刚构特大桥为工程背景，对施工期桥梁结构稳定性及其可靠性进行分析。本文具体工作内容如下: 1、简单介绍了国内外刚构桥的发展，回顾了国内外高墩大跨连续刚构桥稳定性的研究现状，并简单阐述了结构可靠度的发展史，介绍了两类稳定问题的不同、结构稳定性的评价指标和判别准则以及稳定安全系数。 2、使用有限元软件建立了该特大连续刚构桥的计算模型，计算了该桥施工期最高裸墩阶段、最大悬臂阶段与合拢阶段的线弹性稳定安全系数，得出该桥施工期稳定性满足要求。其中最大悬臂阶段该桥稳定安全系数值最小，即稳定性最低。分析了各影响因素（混凝土强度、混凝土容重、桥墩壁厚等）对稳定性的影响，得出了对稳定性影响较为敏感的因素。 3、阐述了桥梁结构的几何非线性问题，介绍了几何非线性分析基本原理、求解方法和其收敛准则。使用有限元软件分析了该桥在施工期最大悬臂阶段几何非线性的稳定性，得出该桥几何非线性对稳定性有一定的影响。 4、对该桥最大悬臂阶段的稳定可靠性进行分析，建立了可靠性分析模型与功能函数。简单介绍了响应面法，以及可靠度指标计算过程。利用MATLAB软件基于响应面法计算得到施工期最大悬臂阶段结构稳定安全系数达到要求的可靠度指标与失效概率。最后对最大悬臂阶段的稳定可靠性进行了参数敏感性分析，得出桥墩混凝土弹性模量的变异性对可靠度指标的影响最大，混凝土容重的变异性对可靠度指标的影响次之，而临时荷载、风荷载、挂篮荷载变异性的影响很小可忽略。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1课题研究背景和意义

1．2连续刚构桥概述

1．2．1国内外刚构桥的发展

1．2．2连续刚构桥的发展趋势

1．3国内外高墩连续刚构桥稳定性研究现状

1．4工程结构可靠度理论研究

1．4．1工程结构可靠度发展历史

1．4．2桥梁结构施工期可靠度

1．5本文主要研究内容

第二章桥梁结构稳定理论分析

2．1桥梁结构稳定性研究的意义

2．2两类稳定问题

2．2．1第一类稳定问题

2．2．2第二类稳定问题

2．3结构稳定性评价指标与判别准则

2．3．1结构稳定性评价指标

2．3．2桥梁结构稳定问题的判别准则

2．3．3稳定安全系数

2．4本章小结

第三章高墩大跨连续刚构桥施工期稳定性分析

3．1工程概况

3．2结构线弹性稳定性分析

3．2．1最高裸墩阶段的线弹性稳定分析

3．2．2最大悬臂阶段的线弹性稳定分析

3．2．3合拢阶段的线弹性稳定分析

3．3稳定性影响参数分析

3．3．1主墩混凝土强度等级对稳定性影响

3．3．2主墩壁厚对稳定性的影响分析

3．3．3混凝土容重对稳定性的影响

3．3．4主梁混凝土强度等级对稳定性的影响

3．4考虑结构非线性的稳定分析

3．4．1几何非线性概述

3．4．2几何非线性分析的基本原理

3．4．3几何非线·I生求解方法

3．4．4最大悬臂施工阶段几何非线性稳定分析

3．5本章小结

第四章基于响应面法的稳定可靠性分析

4．1可靠性基本理论

4．1．1可靠性定义

4．1．2结构极限状态与功能函数

4．1．3结构可靠度与失效概率

4．2施工期稳定可靠性分析

4．2．1结构稳定可靠性分析模型

4．2．2响应面法

4．2．3可靠度指标计算流程

4．2．4稳定可靠度指标计算

4．3结构可靠性参数灵敏度分析

4．3．1结构可靠性灵敏度分析意义

4．3．2结构可靠性灵敏度分析

4．4本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录