【摘 要】
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随着国内交通建设重心逐渐向中西部地区偏移,受复杂的桥位环境、适用性、经济性、美观等因素的影响,矮塔斜拉桥等越来越多地呈现出超高墩、超大跨、超长联、平面弯曲等结构特征。特别是由于墩高、桥跨数的提升,超高墩型式、超高墩稳定性和二阶效应、悬臂施工最优成桥合龙顺序、结构合理抗震体系等问题变得至关重要。为更好地解决上述关键设计问题,完善有关内容,本文以某超高墩五塔六跨矮塔斜拉桥为例,采用有限元方法重点针对此
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随着国内交通建设重心逐渐向中西部地区偏移,受复杂的桥位环境、适用性、经济性、美观等因素的影响,矮塔斜拉桥等越来越多地呈现出超高墩、超大跨、超长联、平面弯曲等结构特征。特别是由于墩高、桥跨数的提升,超高墩型式、超高墩稳定性和二阶效应、悬臂施工最优成桥合龙顺序、结构合理抗震体系等问题变得至关重要。为更好地解决上述关键设计问题,完善有关内容,本文以某超高墩五塔六跨矮塔斜拉桥为例,采用有限元方法重点针对此类桥型的超高墩型式、最优成桥合龙顺序、真实复杂边界下超高墩计算长度和二阶效应问题展开研究:（1）详细调研了当前已有的传统及新型超高墩型式,在总结其墩型特点、超高墩设计要点的基础上,按照与依托工程原11#双肢薄壁墩外围尺寸相同、墩顶底截面轴向应力相等的原则,另外提出了单薄壁墩、组合式墩、钢管混凝土叠合式墩三种方案,采用Midas/Civil建立了各方案简化的主桥有限元模型。通过对比桥梁在多种工况下的静力性能、稳定性、动力性能等的差异得出:各墩型受力特点鲜明、各有优劣;组合式墩刚柔并济,综合表现优良,发展潜力巨大;建议类似桥型选用双薄壁墩或组合式墩。（2）以此类桥型最优成桥合龙顺序为研究对象,基于合龙施工的基本原则,并参考类似工程提出了三种综合性能较优的对称合龙方案,即由边跨→次中跨→中跨合龙、由中跨→次中跨→边跨合龙、由边跨→次中跨与中跨同时合龙。在试算得到各自最佳合龙顶推力后,采用Midas/Civil详细模拟各方案的全桥施工过程,通过对比二期恒载作用后及成桥十年后三方案在主梁线形和应力、主墩应力、斜拉索内力等方面的差异得出:方案Ⅰ由边跨向中跨依次对称合龙时主梁累计竖向位移最优,且墩底截面应力分布更均匀;其余方面三种方案的性能差异较小。（3）随研究深入有越来越多学者指出规范二阶效应简化算法的误差和不足,为探究实际复杂边界下新版桥梁规范计算长度和二阶效应算法的适用性、准确性,以依托工程11#144m超高墩为研究对象,将其合理简化为一端固定、一端设转动与水平弹性约束的等截面偏心压杆,分别采用Open SEES有限元和规范方法详细分析了计算长度随弹性约束相对刚度kθ、k F及偏心距增大系数随kθ、k F、构件轴压比u、截面配筋率ρ等的变化规律,通过对比两方法的计算结果得出:多数情况下规范计算长度和偏心距增大系数均较有限元结果偏保守,部分情况下两者存在些许差异;提高配筋率可略微降低高墩极限状态时的二阶效应。
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