淺談高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋的空間彈性穩(wěn)定性方案

孫秀麗（江蘇省鎮(zhèn)江市四通公路工程有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212200）

淺談高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋的空間彈性穩(wěn)定性方案

孫秀麗
（江蘇省鎮(zhèn)江市四通公路工程有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212200）

摘 要：為了滿足現(xiàn)階段高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋的工作需要，進(jìn)行空間彈性方案的更新是必要的，整體來說，這種高墩大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋的應(yīng)用還是非常普遍的，在我國的公路及其鐵路建設(shè)中，經(jīng)?？梢钥吹剿鼞?yīng)用的影子。為了滿足先接待剛構(gòu)橋的應(yīng)用需要，進(jìn)行跨高應(yīng)用方向的明確是必要的，尤其是明確好剛構(gòu)橋的整體穩(wěn)定性狀況，從而適應(yīng)當(dāng)下剛構(gòu)橋的工作需要，解決起失穩(wěn)的問題，進(jìn)行解決方案的更新應(yīng)用，這里也涉及到ANSYS軟件的應(yīng)用，從而更好的實現(xiàn)雙線特大連續(xù)剛構(gòu)橋的穩(wěn)定性的應(yīng)用，最好仿真的計算工作。

關(guān)鍵詞：橋梁；連續(xù)剛構(gòu)；仿真性；穩(wěn)定性

目前來說，我國的高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋應(yīng)用體系是不健全的，其存在問題表現(xiàn)在各個方面，比如不明確的受力性，過差的行車速度，及其過于落后的施工環(huán)節(jié)，這些步驟都需要得到重視，從而實現(xiàn)高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋的推廣應(yīng)用，提升我國橋梁工程的應(yīng)用效益，解決當(dāng)下基礎(chǔ)工程中的相關(guān)問題。

一、關(guān)于高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋應(yīng)用結(jié)構(gòu)的分析

1 在實踐應(yīng)用中，這種高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋技術(shù)不斷得到更新，其受力具備明確性的特點，其施工技術(shù)隨著不斷更新，也越來越成熟。在高橋墩橋梁工作中，薄壁柔性墩的適應(yīng)性是非常強的，特別適合于山區(qū)高速公路的應(yīng)用工作。隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)實的橋梁工作，對于橋梁的跨徑要求也越來越高，其要求也越來越多，各種橋塔日益的林立，需要進(jìn)行高質(zhì)量材料的應(yīng)用，從而適應(yīng)其局部剛度鞏固及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目的。伴隨著這種應(yīng)用趨勢，該橋梁的穩(wěn)定性日益引起重視，需要做好橋梁的穩(wěn)定性的工作，從而實現(xiàn)該整體結(jié)構(gòu)的內(nèi)力作用的優(yōu)化。

世界上的很多橋梁事故都為我們提供了前車之鑒，很多橋梁都因為喪失穩(wěn)定性，而出現(xiàn)一系列的承載事故。比如俄羅斯的敞開式橋，該橋事故的出現(xiàn)是源于上弦桿的失穩(wěn)性，從而導(dǎo)致其全橋的破壞情況，又如加拿大的魁北克橋，這種橋由于下弦桿的腹板翹曲而出現(xiàn)一系列的破壞情況。

二、關(guān)于失穩(wěn)問題及其相關(guān)理論應(yīng)用方法的分析

1 所謂的結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，就是橋梁受到外力的影響，其結(jié)構(gòu)的平衡性失去控制，從而導(dǎo)致其穩(wěn)定性的喪失，導(dǎo)致其變形并且變形的迅速擴大化，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)的破壞。通過對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的分析，更有利于進(jìn)行失穩(wěn)荷載的優(yōu)化。這涉及到多個方面的問題，比如分支點的失穩(wěn)性問題，又如極值點的失穩(wěn)性問題。通過對第一類穩(wěn)定問題的分析，更有利于進(jìn)行特征值的剖析，進(jìn)行極限承載能力的控制，滿足現(xiàn)階段工作的需要。

上述情況的出現(xiàn)，都是由于失穩(wěn)荷載作用的影響，其切線剛度出現(xiàn)差異性，從而導(dǎo)致其平衡方程的錯誤，這就導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性。在第一類穩(wěn)定性問題分析過程中，可以看到結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)性，是由于前小變形狀況，材料線性狀況。而第二類穩(wěn)定性的問題，則需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)材料及其幾何非線性的考慮。在實際應(yīng)用工程中，所謂的穩(wěn)定性的問題，就是第二類的失穩(wěn)性的分析。為了更好的進(jìn)行第一類穩(wěn)定問題的求解，需要進(jìn)行兩類問題的臨界值的分析，保證第一類穩(wěn)定問題的剖析。

下面是一個具體應(yīng)用案例，某個鐵路上，存在一種跨越山谷的雙線特大橋，該橋的應(yīng)用進(jìn)行了預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)的應(yīng)用。其中跨中部是等高梁段，其梁段底下按照二次拋物線變化進(jìn)行工作。該箱梁的主墩是鋼筋混凝土空心式，這里可以看到其墩身的底部及其頂部都是一種實心結(jié)構(gòu)，中心是一種空心結(jié)構(gòu)，墩身外側(cè)是一種垂直性的角度。

2 通過對ANSYS軟件的應(yīng)用，可以很好的進(jìn)行其穩(wěn)定性的分析。連續(xù)剛構(gòu)橋的穩(wěn)定性的分析，涉及到高墩自體穩(wěn)定性的分析，涉及到主梁的最大懸臂的穩(wěn)定性及其城橋后的全橋穩(wěn)定性的分析，可以利用ANSYS對這些程序依依進(jìn)行穩(wěn)定性的分析，以滿足當(dāng)下工作的需要。

通過對一系列的數(shù)據(jù)的分析，可以得知薄壁空心高墩的自體穩(wěn)定性，來自于其墩高的應(yīng)用情況，隨著墩高的變化程度而不斷的發(fā)生變化。這里面的二號橋墩是全全橋的最高墩，并且這種結(jié)構(gòu)的應(yīng)用過程中，進(jìn)行鋼筋混凝土的空心墩的應(yīng)用，不利于進(jìn)行良好橋梁穩(wěn)定性的分析，為了更好的滿足實際工作的需要，進(jìn)行橋墩有限元模型的更新應(yīng)用是必要的，從而滿足橋梁的風(fēng)荷載強度的應(yīng)用需要。

除了要做好上述工作的分析，也要進(jìn)行懸臂狀態(tài)下的穩(wěn)定性的分析。以此實現(xiàn)最大懸臂的穩(wěn)定性的控制，該結(jié)構(gòu)應(yīng)用是主梁懸臂施工的最不穩(wěn)定性的狀態(tài)。其橋梁的懸臂長度是93m，第二號墩是98m，所以說第二號墩是最危險的。通過對二號墩及其主梁最大懸臂的分析，可以做好施工階段的穩(wěn)定性的剖析，實現(xiàn)主梁的分離式模型的應(yīng)用，保證鋼筋及其混凝土的良好處理，實現(xiàn)這兩者的協(xié)調(diào)性。針對以上狀況，可以進(jìn)行八節(jié)點三維非線性實體單元SOLID45的應(yīng)用，從而進(jìn)行混凝土的模擬，利用好相關(guān)的組合單元進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼筋的良好模擬，從而實現(xiàn)預(yù)應(yīng)力的有效控制，實現(xiàn)相關(guān)單位的結(jié)合，以滿足實際工作的需要。

3 在施工環(huán)節(jié)中，如果到達(dá)其最大懸臂，TX形剛結(jié)構(gòu)受到自重，風(fēng)荷載，不平衡荷載等的影響。這需要進(jìn)行掛籃重量的控制，在施工過程中，需要預(yù)防到掛籃不正常工作的情況，因此進(jìn)行動力問題的分析，按照靜力情況進(jìn)行相關(guān)的計算，做好動力放大系數(shù)的控制工作。除了做好上述的工作，也要進(jìn)行墩梁的有限單元模擬工作，在城橋環(huán)節(jié)，需要進(jìn)行成橋的主梁壓桿件單位模擬活動工作，保證橋墩及其地基的固結(jié)性的考慮，控制好相關(guān)的施工狀況，進(jìn)行第一類穩(wěn)定性的分析，再進(jìn)行全橋的穩(wěn)定性影響的分析，進(jìn)行風(fēng)載影響狀況的分析，保證結(jié)構(gòu)自重的單元控制，實現(xiàn)恒載情況下的布荷載方式的應(yīng)用。

穩(wěn)定計算結(jié)果與分析按以下兩種工況分別計算，工況1：結(jié)構(gòu)自重；工況2：結(jié)構(gòu)自重+二期恒載。本文通過對高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋的穩(wěn)定性計算結(jié)果進(jìn)行分析得到以下結(jié)論：高墩大跨徑橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性主要與施工階段有關(guān)，而施工時風(fēng)荷載以及一側(cè)失重等情況對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力影響較大，對其穩(wěn)定性的影響不大。

結(jié)語

高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋的空間彈性穩(wěn)定性方案的更新，需要考慮到現(xiàn)階段橋梁工程結(jié)構(gòu)的技術(shù)問題、設(shè)備問題、人員應(yīng)用問題。

參考文獻(xiàn)

[1]張新平.高墩專項施工安全技術(shù)方案[J].山西建筑，2011（27）.

[2]李安渠.大跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋高墩優(yōu)化設(shè)計研究[J].公路，2011（06）.

中圖分類號：U448

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A