薄壁钢箱梁斜拉桥悬臂施工过程稳定性的简化分析方法

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薄壁钢箱梁斜拉桥以其跨越能力强、抗风性能好、造型优美等特点备受桥梁设计者的青睐。近年来,为适应城市经济和交通量的发展要求,其结构造型已逐步呈现出主梁宽大化、扁平化以及桥塔高耸化等趋势,在提升社会效益的同时也对施工安全性提出了更高的要求。其中,该类桥梁的众多压弯构件在施工过程中的稳定性储备,已成为影响桥梁施工乃至初步设计决策的重要因素之一。在传统分析中,设计人员一般采用专业有限元软件建立完整施工阶段模型分阶段进行计算,这在需要考量众多设计因素的方案设计阶段,是很不经济的。针对该问题,本文利用正装分析原理和无应力长度建立平衡迭代方程,并结合主梁重要结构参数建立了一种钢箱梁斜拉桥悬臂施工过程稳定性的简化分析方法。该方法可通过较为简单的初始结构参数和施工阶段设定获得施工全过程的一类稳定系数曲线,以在早期为方案设计提供参考。本文首先介绍了无应力状态法的基本原理及其在斜拉桥施工中的应用;随后,提出了简化方法的计算原理:利用正装分析的基本原理和斜拉索的无应力长度建立了基于有限元的平衡迭代列式,通过初拉力循环迭代的方法求解施工索力,再通过参数分析建立考虑主梁宽度影响的修正计算公式,根据主梁结构特征计算并修正施工阶段的稳定系数。基于上述原理,利用MATLAB软件编制了计算薄壁钢箱梁斜拉桥悬臂施工阶段稳定系数的简化分析程序,通过在不同算例中与MIDAS软件分析结果的对比验证了该方法的有效性,并探讨和分析了该简化分析方法的实用性。在上述研究中,尽管利用MATLAB建立的简化分析方法与MIDAS软件的分析结果有一定差异,但在方案设计阶段,通过输入少量的斜拉桥初步设计参数快速分析施工阶段的稳定性,可以达到简化分析的目的,提高了设计效率。
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