山区高速公路高墩力学特性及选型分析

摘要

随着山区高速公路的快速发展，装配式梁桥的数量越来越多。装配式梁桥设计应符合“技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理、外形美观、有利环保”的原则，并考虑因地制宜、就地取材、便于施工和方便养护等因素。山区高速公路建设,由于地形复杂,山高坡陡,很多装配式梁桥不得不跨越河谷和深沟,高墩数量多，研究这类桥梁的高墩在各种墩型比选下的稳定性和抗震性能成为装配式桥梁下部结构方案设计中不可回避的问题。本文以吕梁环城高速公路机场2号大桥为背景，对该桥下部结构在不同墩型方案比选下的墩身强度、稳定性和抗震性能进行分析，主要研究内容及结论如下： （1）对于墩高大于60米的高桥墩，采用双薄壁墩下接空心墩和等截面空心墩两种方案比选。 （2）采用桥梁博士软件，对双薄壁墩下接空心墩方案进行持久状况承载能力极限状态正截面承载力计算，持久状况正常使用极限状态裂缝宽度计算，计算结果表明该方案满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004》要求，可以进一步与等截面空心墩方案比选。 （3）采用大型通用有限元软件ANSYS对高墩的两种设计方案建立模型，分析其弹性稳定性和弹塑性稳定性。以最大墩高达93米的6号墩为例，双薄壁墩下接空心墩稳定系数为11.11,等截面空心墩稳定系数为8.31，双薄壁墩下接空心墩方案稳定性好。 （4）采用大型通用有限元软件ANSYS建立结构的三维空间动力有限元分析模型,并考虑相邻联的影响和桩基础等因素的影响，正确反映结构的特点以及支座连接特点等耦合影响；计算和分析高墩两种设计方案的抗震性能。结果表明等截面空心墩方案墩身能力需求比在3~5左右，双薄壁方案墩身能力需求比在2附近，等截面空心墩方案安全性比较高。

目录

第一章 绪论

1.1课题的研究背景及意义

1.2高墩稳定及抗震研究现状

1.3研究目的与内容

第二章 机场2号大桥基础数据

2.1桥梁概况

2.2基础计算数据

第三章 机场2号大桥高墩受力计算

3.1双薄壁墩下接空心墩受力计算

3.2双薄壁墩下接实心段桥墩受力计算

3.3小结

第四章 机场2号大桥高墩稳定性研究

4.1研究概况

4.2分析模型说明

4.3双薄壁墩下接空心墩稳定性分析

4.4等截面空心墩稳定性分析

4.5小结

第五章 机场2号大桥高墩抗震研究

5.1研究概况

5.2双薄壁墩下接空心墩抗震分析

5.3等截面空心墩抗震分析

5.4墩型方案比较分析

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢