高墩大跨预应力砼连续刚构桥施工稳定性分析

摘要

近年来我国陆续兴建了不少连续刚构桥梁,该桥型开始向薄壁、高墩和大跨径趋势发展, 这就使其稳定性问题日显突出, 甚至有时对整个结构的受力起控制作用。若技术上处理不当，可能使结构产生局部失稳和整体失稳，导致结构丧失承载力，以致整体塌落，为了确保其安全使用, 研究大跨径预应力砼连续刚构桥在施工过程中的稳定性问题就显得极其重要。 本文以牛角坪双线特大桥为工程背景，围绕高墩连续刚构桥悬臂施工阶段中的稳定性问题展开研究，主要完成了以下几个方面的工作： （1）主墩自体稳定性分析研究：以桥墩竣工，梁部施工尚未开始时的2号主墩为研究对象，采用有限元计算软件ANSYS对该墩建立三维实体模型，比较分析墩中普通钢筋对墩自体稳定性的影响，找到了一种建模既简单又能保证计算精度的钢筋的模拟方式，为施工过程的稳定分析做准备工作及今后同类型计算分析提供建议和参考。并分析了墩在自重和风荷载共同作用下的特征值屈曲稳定。 （2）最大悬臂阶段非线性稳定性研究：考虑本桥的几何非线性和材料非线性，针对施工过程中荷载：施工荷载、节段重量施工误差、风载以及挂篮正常工作和跌落，考虑了四种可能的工况。对该桥最大悬臂施工阶段进行非线性屈曲稳定性分析。 通过分析得到：在连续刚构桥施工阶段或成桥运营阶段，当建立实体模型进行稳定性分析时，对于墩中普通钢筋仅仅模拟竖向普通钢筋是合理的，工作量不大，精度也比较高；此外还得到了各工况下的参考荷载加载系数，能够对该桥在最大悬臂状态的施工稳定性作出评价，可给实际工程提供参考。