單肋斜撐鋼管混凝土拱橋穩(wěn)定性及動(dòng)力特性分析.pdf

1、單肋斜撐鋼管混凝土拱橋是近年來(lái)出現(xiàn)的一種新型橋梁，它橋型美觀大方、結(jié)構(gòu)新穎、施工簡(jiǎn)單快捷，在橋梁建設(shè)領(lǐng)域具有較大發(fā)展空間。廣梧高速雙鳳至平臺(tái)段是交通部和廣東省聯(lián)合示范工程，考慮到在滿足高速公路總體布設(shè)的情況下，要做到上跨橋的平、縱、橫與下穿的高速公路線型協(xié)調(diào)一致，平順流暢、美觀、安全、經(jīng)濟(jì)，并充分注重景觀設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)單位在K111+495跨線橋設(shè)計(jì)中采用了這一新穎橋梁結(jié)構(gòu)形式。 鋼管混凝土拱橋由于材料強(qiáng)度的提高，施工及成橋后的穩(wěn)定

2、問(wèn)題突出，而且由于拱跨的增大，橋梁結(jié)構(gòu)及構(gòu)件變得越來(lái)越輕柔，其動(dòng)力特性也顯得日益突出，如何在現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)及技術(shù)條件下，合理解決拱橋的穩(wěn)定性及動(dòng)力特性問(wèn)題，成為制約該橋型進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵因素。 本文在系統(tǒng)介紹拱橋穩(wěn)定性計(jì)算理論和動(dòng)力有限元理論基礎(chǔ)上，運(yùn)用有限元軟件ANSYS，以廣梧高速雙鳳至平臺(tái)段K111+495跨線橋作為工程實(shí)例，對(duì)其穩(wěn)定性及動(dòng)力特性進(jìn)行了分析，主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的工作： (1)考慮幾何、材料雙重非線性

3、影響，采用鋼管混凝土統(tǒng)一理論本構(gòu)關(guān)系，對(duì)其施工階段穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：考慮幾何非線性，各工況穩(wěn)定安全系數(shù)較線彈性穩(wěn)定安全系數(shù)降低10％左右，考慮幾何、材料雙重非線性，各工況穩(wěn)定安全系數(shù)較線彈性穩(wěn)定安全系數(shù)降低60％左右。 (2)考慮鋼管混凝土拱橋成橋運(yùn)營(yíng)階段可能的不利工況，采用線彈性屈曲方法，對(duì)其成橋狀態(tài)穩(wěn)定性進(jìn)行分析，結(jié)果表明：該橋在成橋狀態(tài)下各工況前十階失穩(wěn)模態(tài)基本相同，結(jié)構(gòu)第一階失穩(wěn)特征為拱肋面外對(duì)稱(chēng)屈曲，橋面系扭

4、轉(zhuǎn)，說(shuō)明結(jié)構(gòu)的橫向剛度弱于縱向剛度，容易發(fā)生面外失穩(wěn)。 (3)采用空間迭代法分析計(jì)算該橋前十階自振頻率、振型，結(jié)果表明：該橋拱肋的面外剛度相對(duì)較小，在橋梁振動(dòng)中首先出現(xiàn)拱肋的面外振動(dòng)，橋梁前10階振型中有4階為拱肋的面外振動(dòng)，拱肋面外自振基頻明顯小于全橋豎向自振基頻，表明橋梁面內(nèi)外剛度相差較大，橋梁的整體豎向剛度比拱肋的橫向剛度大。 (4)探討了橫撐布置、傳力構(gòu)件、拱肋剛度、矢跨比、寬跨比對(duì)該橋動(dòng)力特性的影響，結(jié)果表明：