超高墩连续刚构桥桥墩构造及稳定研究

重庆交通大学

硕士学位论文

超高墩连续刚构桥桥墩构造及稳定研究

姓名：李璐

申请学位级别：硕士

专业：桥梁与隧道工程

指导教师：张敏；周水兴

20120410

摘要

随着西部大开发战略的实施，交通基础设施建设迎来前所未有的发展机遇，预应力混凝士连续刚构桥已成为山区高速公路跨越山谷、河流的主要结构形式。对于百米以上的超高墩连续刚构桥，桥墩的构造形式不仅直接影响到上部结构的受力行为，而且其施工状态的稳定也显得尤为重要。因此，对超高墩连续刚构桥桥墩构造及稳定的研究是十分必要的。本文以贵州省交通运输厅科技项目“赫章特大桥超高墩连续刚构桥设计施工关键技术研究”（２０１０－１２２—０１７）为课题来源，对其桥墩构造及稳定开展研究，包括以下几个方面的内容：

以结构稳定理论为基础，利用通用有限元ＡＮＳＹＳ程序中的梁单元及壳单元建立了赫章特大桥１９５ｍ变截面桥墩，天桥特大桥１５５ｍ双薄壁一独墩组合型桥墩及１９５ｍ钢管混凝土墩的空间有限元模型；在最大悬臂施工状态下，通过不同的荷载工况组合，分析了对三类桥墩的双重非线性稳定；通过稳定系数变化曲线，评定了初始缺陷、桥墩构造和材料强度对桥墩稳定的影响及桥墩的失稳模态与墩顶抗推刚度的关系，得到了组合型桥墩最佳构造比例点为两部分桥墩作为独立结构时，其任意一侧墩顶抗推刚度相等的墩高组合点。

根据材料力学截面抗弯惯性矩计算方法，利用桥墩截面构造参数，推导了变截面桥墩截面抗弯惯性矩公式，与利用一般插值函数模拟的公式相比，该公式更能准确的反映各个截面的抗弯惯性矩大小。

基于“共轭梁法＂理论，利用变截面桥墩截面抗弯惯性矩公式，推导了变截面桥墩与组合型桥墩墩项抗推刚度公式，结合不同构造类型的桥墩结构，验证公式计算误差在工程容许范围内。此外，根据墩顶抗推刚度相等，推得了变截面桥墩的等效惯性矩公式，计算结果与欧拉公式计算值吻合良好。

关键词：超高墩连续刚构桥：变截面桥墩；组合型桥墩；钢管混凝土墩：双重非线性稳定；共轭梁法；抗推刚度；最佳构造比例点

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