不对称连续刚构桥稳定性分析

摘要：依托在建项目对不对称刚构桥采用悬臂施工过程中的整体稳定性进行分析，在成桥过程中的屈曲变形，经过分析在施工过程中悬臂越长结构受力越大。文章中模拟依托工程中的2号墩，结构右侧最后阶段挂篮失效，造成右侧挂篮和湿重混凝土掉落，在这种不对称状态下，2号墩结构为最不利受力状态，也是影响屈曲变形最不利的情况。

关键词：不对称连续刚构桥；施工分析；抗倾覆

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2016）04-0046-02

西南地区多为山谷地形，这种地区的地形通常呈“U”、“V”形。这类地形最优的桥梁方案就是采用不对称体系的桥梁，因为这样可以避免对环境的破坏，并且可以节约材料的用量。通常不对称连续刚构桥分为三种形式：一种是桥墩不对称（即高低墩），主梁对称；一种是桥墩对称，主梁不对称；第三种是桥墩和主梁均不对称。其中第三种适应地形的能力更强，在实际工程中应用的更广泛。

不对称桥梁稳定性的分析总体上可以分为两大类，第一类是桥梁稳定是平衡的问题，原有的静力学理论，在这种状态下依然可以应用。第二类桥梁结构结构的稳定理论是，不对称桥梁在外界作用的影响下，出现了塑性变形。通常我们在工程中所遇到的结构稳定性问题，都是属于第二类稳定问题，本文将运用工程中的实例，分析桥梁在施工过程中的稳定性，为以后的工程建设提供技术支持。

1.工程概况

该桥地理位置属低中山地貌，冲沟发育，地形起伏较大，形成典型的“U”形地形，这类地形可考虑采用的桥型方案有对称连续刚构桥和不对称连续刚构桥两种。不对称刚构桥不仅可以有效跨越障碍，而且基础开挖量相对于对称刚构桥要小；另外，不对称刚构桥上部结构也采用不对称体系，能够有效的节约材料用量，降低工程造价，所以本项目最终采用不对称连续刚构桥。跨径布置为小边跨53m，中跨128m，大边跨92m。，小边跨墩命名为不对称刚构桥的1号桥墩，大边跨墩命名为不对称刚构桥的2号墩，小边跨侧对应的梁段编号命名为A，大边跨对应的梁段编号命名为B。桥型布置图如图1。

箱梁构造及主要尺寸，其中箱梁1号墩A0号梁段高度为620cm，边跨和中跨的合拢段高度均为320em，两端边跨的现浇段高度也为320cm，其余A1号～An号梁段（长度4150cm）梁高从620cm变化至320cm，其下缘按1.5次抛物线渐变。箱梁底板厚度也按1.5次抛物线渐变。A0构造图如图2，1

2.有限元模型计算

2.1模型建立

本项目的依托工程，是一座不对称的连续刚构桥，其中重点分析的对象是2号桥墩，我们将对2号桥墩进行动力学分析。

2号墩结构模型的简化：2号桥墩选用的模拟单元为梁单元，能够传递弯矩、剪力和轴力，同时还能够变形协调。桥梁上部结构的抗弯刚度由桥梁截面来承担，为了提高安全系数，不考虑桥面系能够抵抗的弯矩；主梁与桥墩之间的约束条件采用刚性连接，把六个方向的自由度都给约束住。渲染后的有限元模型如图4所示。

2.2计算与结果

结构计算模型考虑只在混凝土容重工况、钢束张拉力工况、挂篮和模板重量工况、混凝土湿重主要荷载工况下的变形。在模型主菜单中选择分析一屈曲分析控制，输人需要计算的屈曲模态数量为4个；荷载系数范围仅考虑正值；作用工况中自重工况和钢束张拉力工况为常量，挂篮重量工况和混凝土湿重工况为变量。表1为2号墩计算的特征值。图5为2号墩4阶模态图。

3.结论与展望

应用桥梁分析软件迈达斯/CIVIL对不对称桥梁各个施工过程进行了详尽的分析。屈曲分析得到的临界荷载为：输出的屈曲荷载系数（即特征值）乘以所有的变量荷载与荷载组合系数乘积之和加上所有常量荷载与荷载组合系数乘积之和。在实际工程应用和分析中通常取最小的稳定系数，通过表1看出最小的稳定系数为11，也就是说同时有11个挂篮重量和混凝土湿重坠落才会导致2号墩结构屈曲变形。

本文的研究成果有一定的参考价值，与规范相对而言比较保守，计算结果偏安全。同时分析引起挂篮失效的主要原因是施工意外，对施工时间延误比较明显。最终建议加强施工管理，减少意外，并提高挂篮的安全储备。引起挂篮失效的主要原因是施工意外，因此工程保险能起到降低损失作用。本文的研究对施工过程，结构的稳定和安全有很强的指导意义。