连续梁桥整体稳定性分析研究

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国家发改委十一五4万亿投资计划以来,全国大力发展基础设施建设,其中公路建设也取得了很辉煌的成就。截止到2011年,全国共建成公路桥梁65万多座,其中中小桥梁占60余万座。连续梁桥由于结构刚度大、桥面变形小、动力性能好、变形曲线平顺、有利于高速行车等优点,也是中小型桥梁中的主要结构形式之一,得到了广泛的应用和发展。但是由于超载、偏载以及支座布置不合理等原因,近年来我国连续梁桥出现了多例整体失稳的事故,且事故大多出现在独柱墩连续梁桥上。本文首先指出了现阶段公路桥梁规范中尚无对有关整体稳定方面的阐述,然后以3×28m独柱墩连续梁桥为工程背景,以板式橡胶支座为主要的支座型式,以铁路桥梁规范中的稳定安全系数为判定桥梁整体失稳的指标,建立Midas和Abaqus有限元模型分析了在独柱墩上支座的横向布置间距D、支座的横向布置个数、桥梁的跨径、桥梁的纵向坡度、支座高度以及支座的横向剪切变形与桥梁整体稳定系数之间的关系,并用matlab数值拟合出支座间距与桥梁整体稳定系数之间的数值关系,得出了支座的横向间距越大,桥梁整体稳定性越高;桥梁的纵向坡度、支座高度、横向剪切变形越大桥梁的整体稳定性越差;以及桥梁的跨径大小与连续梁桥整体稳定无关的结论。而且本文通过分析得出计算桥梁整体稳定性时,应该将支座视为弹性体的结论。另外,本文将结构力学的力法方程和支座的有限元划分相结合,得出了计算支座脱空面积的计算式。利用该计算式可以得出支座不同脱空面积时,支座上承受的外力合力与合力对桥梁中心线的偏心矩之间的关系。对防止连续梁桥因支座脱空而整体倾覆有一定的参考意义。最后,用有限元软件对一个实际案例进行计算分析,初步确定了其失稳的原因可能是独柱墩单支座设计不合理以及偏载。
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