大跨度连续刚构桥超高墩合理构造形式研究

作     者：叶文军 

作者单位：重庆交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周水兴

授予年度：2015年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：超高墩 组合式桥墩 瑞利-里兹法 稳定性 分界点位置 影响因素 

摘      要：随着西部交通事业的蓬勃发展,公路网络覆盖面愈来愈大。预应力混凝土连续刚构桥以其跨越能力大、整体性能好、受力合理、施工方便等优点,成为西部山区高速公路主要的结构形式。受到山区特殊地形的限制,需要采用高墩甚至超高墩来跨越峡谷和河流。对于桥墩高度超过百米的连续刚构桥,不同的桥墩结构形式对桥梁结构的受力和费用有很大影响。本文以贵州省天桥特大桥为工程背景,研究了连续刚构桥组合式桥墩合理构造形式。主要开展以下研究工作:①总结国内外连续刚构桥桥墩常用构造形式,介绍了高墩稳定分析中常用的平衡法、能量法及有限元法。②针对由独墩和双薄壁墩组合而成的组合式桥墩,利用能量法原理中的瑞利-里兹法推导了面内、面外稳定屈曲计算公式,并与有限元计算结果比较,验证文中推导计算公式的准确性。③以组合式桥墩为研究对象,研究组合式桥墩中双薄壁墩和独墩分界点位置,得出了组合式桥墩分界点位置与桥墩高度关系不大,与桥墩的截面特性关系较大,改变组合式桥墩上部双薄壁墩及下部独墩的截面特性可以显著的影响桥墩合理分界点位置。利用本文推导的组合式桥墩面内、面外屈曲计算公式,提出了组合式桥墩分界点位置的计算方法,通过图解法可以较为方便的计算出组合式桥墩的合理分界点位置。④分析了影响超高墩稳定性能的几种主要因素,包括桥墩高墩、截面形式、桥墩垂直度及桥墩截面温度梯度对稳定性的影响。分析表明,稳定性能随着桥墩高度的增加急剧下降,桥墩截面的面内、面外抗弯刚度会对相应面内、外的稳定性产生较大的影响;桥墩的垂直度及温度梯度亦会降低桥墩的稳定性能。