钢管劲性骨架混凝土拱桥稳定性分析

度很大的劲性骨架结构又相对自重较轻的拱圈在分环分段浇筑混 段。计算可知，一阶屈曲系数= 13.7，大于 4.0，满足要求，如图 2 所
凝土时,结构变形对内力的影响不能忽略不计,且各次加载所产生 示。选取浇筑顶板合龙段混凝土前一个施工阶段来分析其稳定性。
的位移也是非线性的,此即几何非线性，因此我们在理论计算时也 计算可知，一阶屈曲系数 = 27.3，大于 4.0，满足要求，如图 3 所示。
需要考虑几何非线性。劲性骨架拱桥在不同施工阶段，在劲性骨架
桥温度场的测试分析，丰富斜拉桥温度问题研究实测数据，为 2019，40(3)：54-59.
理论分析提供基础。
[11] 王蒂,李杨等，混凝土斜拉桥施工控制中的温度效应研究[J].
4.3 目前对斜拉桥的温度分析主要集中在梁单元有限元模 公路 2010，(1)：48-52.
型的分析，而斜拉桥的温度场十分的复杂，提出更加准确的温
增大发生破坏，故稳定问题属于结构或某个构件的变形问题[1]。 1 稳定性分析 1.1 劲性骨架拱桥施工稳定性 劲性骨架拱桥在施工过程中,当浇筑底板混凝土时,混凝土湿
重荷载全由劲性骨架承担,此时整个稳定性能最差。随着已浇筑的 混凝土具有刚度之后不同程度地参与受力, 其结构的稳定性得到 了提高, 但当浇筑顶板混凝土时荷载全由劲性骨架与形成刚度的 底板和腹板混凝土共同承担,这时的稳定性有可能是较差的。对于 由分环分段浇筑形成拱箱的劲性骨架拱桥, 应根据施工过程计算 其稳定性。
-142- 科学技术创新 2020.03
钢管劲性骨架混凝土拱桥稳定性分析
吴杰 (重庆交通大学，重庆 400000)
பைடு நூலகம்
摘 要：本文主要介绍了劲性骨架外包混凝土拱桥的稳定性问题，外包混凝土施工过程中结构最不利阶段，介绍了劲性骨架
拱桥稳定性的关键影响因素，并依托实际工程采用 Midas/civil 软件建模对稳定性系数进行计算，计算出稳定性影响系数。
都是在各项温度作用下，主梁的力学行为、主塔的力学行为以 [4]卜一之，岳章胜等.温度场对斜拉桥施工过程力学行为的影响
及斜拉索的索力变化上面。由于斜拉桥系统庞大，受限于计算 [J].中外公路.2008，28（6）：95-97.
机的计算能力，目前的主要用梁单元建模进行整体性分析，很 [5]邓舒文援大跨度钢桁梁斜拉桥温度效应分析[D].长沙：长沙理
少有建实体单元进行全仿真分析。但是，采用梁单元建立有限 工大学,2014.
元模型对斜拉桥进行温度效应分析已经足够保证结构的安全。 [6]李洪学援铁路 PC 部分斜拉桥温度场与温度效应分析[D].成都：
斜拉桥在温度作用下的响应是十分复杂的，要想完全进行数值 西南交通大学,2016.
模拟还有大量工作要做。
关键词；稳定性；劲性骨架；外包混凝土
中图分类号院U448.22
文献标识码院A
文章编号院2096-4390渊2020冤03-0142-02
近年来钢管混凝土劲性骨架拱桥在中国飞速发展，它是采用 缆索吊装技术悬臂拼装劲性骨架，待得劲性骨架合龙之后，灌注弦 管内混凝土，再利用钢管混凝土作为劲性骨架作为施工支架，在其 上铺设模板布置钢筋按照施工顺序分环分段浇筑拱圈混凝土，一 般先多点均衡浇筑底板混凝土，待得底板混凝土形成刚度之后，在 浇筑腹板与顶板，底板与劲性骨架共同承担混凝土浇筑时的施工 荷载及混凝土湿重荷载，最终形成劲性骨架混凝土拱圈。这种结构 合理的利用钢管和混凝土两者材料的特性，克服了普通混凝土拱 肋自重过大造成的施工困难问题，节约了采用强大的缆吊系统的 费用，并且结构刚度大，跨越能力强，适用于我国地质条件较好的 峡谷和山谷地区。随着钢管混凝土劲性骨架拱桥跨度的增大,劲性 骨架施工方法在实际施工当中的运用, 在施工过程中分析劲性骨 架的弦管应力、混凝土应力、主拱线性与稳定性,保证劲性骨架可 靠工作是工程师们尤为关注的问题。稳定破坏是指结构内部的抵 抗力与荷载之间发生了不稳定的平衡状态，导致结构的变形急剧
1.2 劲性骨架拱桥施工稳定性影响因素 劲性骨架拱桥的失稳与一般拱桥的失稳略有差距, 劲性骨架 和混凝土板的受力是根据施工工序叠加的, 每次加载的承担荷载 的结构都不尽相同,导致劲性骨架弦杆和腹杆的应力不均匀。很可 能在结构整体失去稳定性之前, 已发生局部弦杆失稳。（转下页）
立梁单元有限元模型，分析成桥阶段下各种温度作用对含结合 社，1991.
作者简介院阳珊清(1995-)，男，重庆开州人，硕士研究生，主
度模式，进行实体分析，剖析斜拉桥温度作用机理是很有必要 要从事桥梁监测加固方面的工作。
的。
参考文献
[1]刘兴发援混凝土结构的温度应力分析[M].北京：人民交通出版
2020.03 科学技术创新 -143-
所以我们在计算施工过程的稳定性时,必须考虑各杆件的受力。跨 利阶段进行稳定性分析，即浇筑腹板合龙段混凝土前一个施工阶
梁的斜拉桥受力行为的影响。叠合梁中混凝土面板会产生较大 [2]刘士林等援斜拉桥公路桥梁设计丛书[M].北京：人民交通山版
的拉应力。
社,2002.
对于斜拉桥而言，温度作用效应十分的复杂，现阶段各个研 [3]刘华波.异形截面预应力混凝土箱梁温度场及温度效应研究
究学者在针对不同的斜拉桥桥型进行计算分析。各学者的研究 [D].上海:同济大学, 2002.
[7]季德钧,刘江,张缘芳等.高原高寒地区钢一混凝土组合梁斜拉
4 结论及今后的研究方向
桥温度效应分析[J].建筑科学与工程学报.2016，33（1）：113-119.
4.1 斜拉桥温度问题现阶段主要集中在利用规范的温度作 [8]叶浪援大跨度高低塔斜拉桥的温度效应研究[D].成都：西南交
用模式对不同斜拉桥结构进行安全性数值分析，对斜拉桥整体 通大学,2018.
温度场的研究较少。
[9]李海岗,熊起等.温度效应对含有叠合梁段混合梁斜拉桥主梁
4.2 斜拉桥的温度问题与桥梁所在的区域以及斜拉桥的结 受力行为的影响[J].中外公路 2018，38(2)：123-128.
构形式密切相关，而斜拉桥在我国分布广泛，应进行更多的实 [10] 李浩. 铁路高低塔斜拉桥受力特性研究 [J]. 中国铁道科学