部分斜拉桥施工阶段稳定性分析

作     者：康林 

作者单位：长安大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王凌波

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：桥梁工程 部分斜拉桥 施工阶段 几何非线性 稳定性 

摘      要：近年来,由于我国交通运输事业的快速发展,部分斜拉桥以其性能优越、跨越能力较大、外观独特、结构灵活等优点,在国内外得到广泛的应用。随着部分斜拉桥桥墩不断增高,跨径不断增大,其施工阶段的安全稳定性问题也日益突出。本文以某曲线五塔六跨部分斜拉桥为工程背景,对施工阶段结构的安全稳定性问题进行了深入的研究。本文主要研究内容与结论如下:(1)通过有限元软件MIDAS/CIVIL建立施工全过程有限元分析模型,对部分斜拉桥在施工过程中的关键施工阶段——裸塔阶段、无索最大悬臂阶段、有索最大悬臂阶段、边跨合龙阶段、次中跨合龙阶段、中跨合龙阶段、以及二期铺装阶段进行线弹性稳定分析和几何非线性稳定分析。结果表明:桥梁结构各阶段线弹性稳定系数均大于4.0,非线性稳定系数大于2.5,结构按设计图纸参数下进行施工时,其结构的安全稳定性均处于安全状态。(2)部分斜拉桥在施工过程中,存在较多影响因素的影响,如风荷载的作用,主梁两端不对称悬臂浇筑施工、主梁施工合龙方案的变化、施工挂篮荷载变化、施工过程中挂篮脱落、结构参数(主塔刚度、主墩刚度、主梁刚度)变化、墩高变化以及两种不利影响因素组合下对结构施工过程中的安全稳定性的影响。所以,本文针对这些影响因素,分析在这些影响因素影响下对结构施工阶段的安全稳定性。结果表明:风荷载的作用对结构施工阶段的稳定安全系数影响较小,均在5.0%以内;主梁两端不对称悬臂浇筑施工和施工过程中挂篮脱落对结构线弹性稳定安全系数影响较小,但对结构的几何非线性影响较大,在施工中应防止此类影响因素的发生;结构按设计图纸的主梁合龙顺序施工最佳;挂篮荷载在原设计荷载0.8-1.2倍之间变化时,对结构的安全稳定性影响很小,可以忽略挂篮荷载变化对结构安全稳定性的影响;结构参数变化对稳定性的影响中,主墩刚度的变化对结构稳定性的影响最大,在施工中应重点关注主墩的管理与养护;主墩高度越小,结构的安全稳定系数越大;两种不利因素组合下,均大幅降低了结构的稳定性,在施工中应杜绝此种情况的发生。(3)针对部分斜拉桥在施工过程中,存在突发因素的影响,如单根斜拉索发生断索或两根斜拉索发生断索的情况。本文分析在这两种情况发生下,对结构的斜拉索索力、主梁位移、主梁应力、以及结构的安全稳定性的影响。结果表明:左侧单根最长斜拉索C15s发生断索或左侧两根最长斜拉索C15s和C15x发生断索时,对结构的斜拉索索力、主梁位移、主梁应力影响最大;单根斜拉索断索或两根斜拉索断索对结构的稳定性影响较小,在结构施工中应重点关注斜拉索断索后对其余斜拉索索力、主梁竖向位移、主梁应力的影响。