大跨徑三塔結(jié)合梁斜拉橋施工階段幾何非線性分析.pdf

1、結(jié)合梁斜拉橋憑借優(yōu)越的跨越性能、施工進(jìn)度快，充分發(fā)揮材料性能等優(yōu)勢，已成為大跨徑橋梁建設(shè)中最有競爭力的橋型之一。但隨著跨徑的增大，斜拉索增長，主梁柔度和結(jié)構(gòu)變形變大，幾何形狀的改變不能忽略，結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形與荷載呈非線性關(guān)系。特別在施工階段結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)化前，斜拉橋一直都處于懸臂狀態(tài)，其整體剛度更低，幾何變形更大，導(dǎo)致施工過程中的幾何非線性問題更為突出。因此，開展大跨徑結(jié)合梁斜拉橋施工過程幾何非線性分析是十分必要的。
　　 目前，國

2、內(nèi)外學(xué)者通常采用幾何剛度矩陣法考慮梁-柱效應(yīng)、TL列式或UL列式法考慮大位移效應(yīng)和等效模量法考慮斜拉索的垂度效應(yīng)來綜合考慮大跨徑斜拉橋施工過程中的幾何非線性影響。但是隨著跨徑不斷增大，等效模量法的二次拋物線近似越來越不滿足精度要求，而基于懸鏈線理論的懸彈性索單元法很好地解決了這個問題。同時，近些年發(fā)展起來的CR列式增量法能夠很好地解決UL列式法加載步長小的缺點(diǎn)。
　　 武漢二七長江大橋，其結(jié)構(gòu)形式為三塔雙索面結(jié)合梁斜拉橋，橋跨布

3、置為：90m+160m+616m+616m+160m+90m。主跨跨徑達(dá)到了616m，是世界上同類橋型中跨徑最大的。因此，本文以該橋?yàn)橐劳?，以大型通用軟件MIDAS為平臺，仿真模擬懸臂施工全過程中各個工序，建立其空間結(jié)構(gòu)有限元模型，采用懸彈性索單元考慮斜拉索垂度效應(yīng)，幾何剛度矩陣法考慮梁-柱效應(yīng)和CR列式增量法考慮大位移效應(yīng)考慮幾何非線性，并選取三個最典型工況(最大單懸臂狀態(tài)、最大雙懸臂狀態(tài)和合攏施加二期恒載狀態(tài))，從結(jié)構(gòu)受載變形，內(nèi)力

4、增量等方面，研究大跨徑三塔結(jié)合梁斜拉橋懸臂施工階段幾何非線性三個因素影響的規(guī)律性。
　　 研究結(jié)果表明：
　　 1)大跨徑三塔結(jié)合梁斜拉橋施工階段幾何非線性對主梁變形和應(yīng)力的影響較大。在最大雙懸臂和單懸臂狀態(tài)下，對懸臂端的位移影響達(dá)分別到了14.83％和12.22％，對主梁最大內(nèi)力的影響分別達(dá)到了6.43％和5.61％。
　　 2)斜拉索垂度效應(yīng)對成橋施加二期恒載狀態(tài)下邊塔塔頂偏移的影響達(dá)到了8.42％，占到了綜