高墩大跨连续刚构桥的设计与研究

论文摘要

大跨高墩连续刚构桥因其在经济上的竞争力和施工上的方便性,在国内应用非常广泛。但这种高墩结构在平衡悬臂施工阶段和成桥状态的稳定问题非常突出。本文以贵州省的茂井特大桥为依托工程,围绕大跨高墩连续刚构桥的一个关键问题—稳定来展开研究,主要完成了以下工作:(1)对茂井大桥主要的设计特点进行了介绍,并对面内的主要问题进行了概括,介绍了大桥的地质水文条件,并对不同桥墩刚度与上部结构的受力性能进行了大量的计算分析,最终选取了合适的桥墩截面型式,并进行了结构的面内分析。(2)介绍了国内外高墩稳定研究现状,论述了第一类稳定问题和第二类稳定问题的实质性差别并总结了其求解方法。(3)分析了高墩的薄壁板局部稳定问题;(4)利用通用有限元程序Ansys,考虑几何和材料双重非线性的影响,以桥墩结构在单边日照作用下的变形作为初始缺陷,采用U.L.列式建立结构的非线性平衡方程,分析结构在最大悬臂阶段和成桥最不利受力阶段下的第二类稳定。为了模拟桥墩结构的材料非线性性能,利用Combin40双线性弹簧单元模拟墩底塑性铰。分析得到了结构的荷载位移曲线,其失稳机理为由二阶效应引起的失稳。(5)最后对桥墩结构的非线性效应分别采用规范公式和通用程序进行了对比分析,结果表明按照规范公式进行计算,其结果偏于安全。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 连续刚构桥概述
• 1.2 连续刚构桥发展现状
• 1.3 高墩大跨连续刚构桥的关键技术问题
• 1.4 论文的背景和所做的工作
• 第2章 茂井大桥总体结构设计
• 2.1 工程背景简介
• 2.2 主梁及桥墩截面参数的选定
• 2.3 风荷载分析
• 第3章 茂井大桥结构分析
• 3.1 概述
• 3.2 施工过程受力分析
• 3.3 使用阶段受力分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 高墩结构的线性和非线性稳定分析
• 4.1 概述
• 4.2 稳定分析理论
• 4.3 计算模型
• 4.4 分析荷载及分析工况
• 4.5 线弹性稳定分析
• 4.6 结构非线性稳定计算方法
• 4.7 结构非线性分析
• 4.8 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A （攻读学位期间所发表的学术论文目录）
• 致谢