高墩大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋墩身穩(wěn)定分析及參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、高墩大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋外形勻稱、簡潔，適于跨越溝谷，滿足高等級公路對線形要求。然而，墩高壁薄的特點帶來橋梁的穩(wěn)定問題不容忽視，與強度具有同等的重要性。通過高墩墩身截面參數(shù)優(yōu)化來節(jié)省全橋造價，效果顯而易見。本文以濟晉高速公路大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋-雨潑溝大橋為工程背景，使用大型有限元程序ANSYS，研究了該橋的高墩非線性穩(wěn)定性。比較了單薄壁空心墩、雙肢薄壁空心墩非線性穩(wěn)定性，并以穩(wěn)定系數(shù)及強度為主要約束條件，對墩身截面進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。 本

2、文對目前橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定研究的現(xiàn)狀及基本理論進(jìn)行了評述，探討了橋梁結(jié)構(gòu)兩類穩(wěn)定問題的基本理論及基于能量原理的簡便算法；研究了橋梁結(jié)構(gòu)線性、非線性有限元計算方法。采用退化的實體單元(she1163、she11143殼單元)及梁單元模擬橋墩施工和成橋階段的空間有限元模型，進(jìn)行施工及成橋階段特征值、非線性穩(wěn)定分析。其中非線性穩(wěn)定分析包括幾何非線性和雙重非線性(幾何、材料非線性)穩(wěn)定分析。計算結(jié)果表明，材料非線性對穩(wěn)定性的影響較大；考慮雙重非線性，

3、穩(wěn)定系數(shù)較線彈性解小得多；對于中等高度的大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋，最大懸臂施工階段是穩(wěn)定最不利階段。 在研究雨潑溝大橋的非線性穩(wěn)定問題的基礎(chǔ)上，對單薄壁空心墩、雙肢薄壁空心墩進(jìn)行方案比選。結(jié)果表明，對本文工程實例(72米墩高)而言，雙肢薄壁空心墩方案優(yōu)于單薄壁空心墩方案。對墩身系梁位置及個數(shù)的設(shè)置對橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影響進(jìn)行了分析，為減小局部應(yīng)力集中，墩身中部設(shè)置一道系梁即可。 使用有限元程序ANSYS的優(yōu)化模塊，采用一階優(yōu)化法，以