納界河大橋拱上立柱抗風(fēng)穩(wěn)定性分析(修改終稿)

1、拱上立柱抗風(fēng)穩(wěn)定性分析一、工程概況納界河特大橋為上承式提籃鋼桁拱橋，主拱施工完成后，吊裝拼接拱上立柱。1#立柱（靠近拱腳）高達39.919m，為平面桁架結(jié)構(gòu)，其縱向抗風(fēng)穩(wěn)定性需要進一步論證。圖1 納界河特大橋主拱及拱上立柱二、風(fēng)荷載根據(jù)鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范TB10002.1-2005第條，作用在橋梁上的風(fēng)荷載強度：W=K1K2K3W0式中W風(fēng)荷載強度（Pa）； W0基本風(fēng)壓值（Pa），根據(jù)設(shè)計說明取700Pa（相當(dāng)于33.5m/s的風(fēng)速）； K1風(fēng)載體形系數(shù)，依照規(guī)范，主拱及拱上立柱取1.3； K2風(fēng)壓高度變化系數(shù)，取1.56； K3地形、地理條件系數(shù)，取1.3。W=K1K2K3W0=1.31

2、.561.3700=1845.48Pa2.1 主拱橫風(fēng)荷載根據(jù)鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范TB10002.1-2005第條，橫向風(fēng)力的受風(fēng)面積應(yīng)按橋跨理論輪廓面積乘以系數(shù)，鋼拱兩弦間的面積0.5。主拱立面輪廓面積4182.48m2，主拱橫風(fēng)：F1=WA=1845.484182.480.5/1000=3859.3kN近似按平均作用在上、下弦桿上，上、下弦桿長度分別為389.2m、376.2m，則弦桿受到的線荷載為：q1=F1/(389.2+376.2)=5.04 kN/m。2.2拱上立柱橫風(fēng)荷載1#立柱迎風(fēng)面寬度1.248m，單位長度橫向風(fēng)荷載：q2=W1.248/1000=2.3kN/m其余立柱同理。

3、2.3拱上立柱縱風(fēng)荷載1#立柱主桿件迎風(fēng)面寬度1.648m，縱向風(fēng)荷載q3=1845.481.648/1000=3.04kN/m其余立柱同理。三、MIDAS模型將以上荷載加到MIDAS模型中，計算各桿件內(nèi)力、應(yīng)力，并分析桿系穩(wěn)定性。 圖2 自重+橫風(fēng)荷載作用下應(yīng)力圖（MPa） 圖3 自重+縱風(fēng)荷載作用下變形圖（MPa） 圖4 自重+橫風(fēng)荷載1#立柱應(yīng)力圖（MPa） 圖5 自重+縱風(fēng)荷載1#立柱應(yīng)力圖（MPa）各桿件應(yīng)力均滿足要求。計算桿系穩(wěn)定性，得到屈曲模態(tài)和穩(wěn)定系數(shù)。 圖6 第一階屈曲模態(tài) 圖7 第二階屈曲模態(tài) 圖8 第三階屈曲模態(tài)穩(wěn)定系數(shù)均遠大于1，不會出現(xiàn)失穩(wěn)問題。四、結(jié)論主拱及拱上立柱

4、在風(fēng)荷載作用下滿足應(yīng)力、穩(wěn)定要求，不會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)及破壞。溫度荷載作用下合龍段下弦桿強度驗算根據(jù)目前擬定的納界河大橋主拱合龍方案，合龍順序為：首先合龍下弦桿及下平聯(lián)，接著依次拼裝斜腹桿，最后合龍上弦桿及上平聯(lián)。一方面因為時間有限，另一方面腹桿及上弦桿合龍時可能需要必要的調(diào)整，所以不能在一天內(nèi)完成所有合龍段桿件安裝，完成下平面合龍的拱結(jié)構(gòu)會經(jīng)歷一晝夜的溫度變化，溫度效應(yīng)對超靜定結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度次內(nèi)力。下面即對溫度荷載作用下的合龍段下弦桿內(nèi)力進行分析。下弦桿夜間合龍，預(yù)計一天之內(nèi)溫度最大變化為30。有如下計算結(jié)果：工況1：自重+扣錨索索力 圖1合龍后下弦桿合龍段上緣應(yīng)力圖（單位：MPa） 圖2合龍后合

5、龍段下弦桿下緣應(yīng)力圖（單位：MPa） 實際上通過現(xiàn)場扣錨索索力的調(diào)整，在其他外力很小的情況下將合龍段下弦桿填入預(yù)定位置，合龍段的應(yīng)力會比計算值要小。工況2：整體升溫30 圖3 整體升溫30引起的合龍段上緣應(yīng)力圖（單位：MPa） 圖4 整體升溫30引起的合龍段下緣應(yīng)力圖（單位：MPa） 圖5 整體升溫30引起的結(jié)構(gòu)標(biāo)高變化圖（單位：mm） 整體升溫30條件下，拱肋跨中，合龍段的標(biāo)高將升高202mm。工況3：自重+扣錨索索力+整體升溫30圖6 恒載+整體升溫30引起的合龍段上緣應(yīng)力圖（單位：MPa） 圖7 恒載+整體升溫30引起的合龍段下緣緣應(yīng)力圖（單位：MPa）表1 各工況下下弦桿應(yīng)力匯總表序號工況合龍段下弦桿應(yīng)力（MPa）拱頂標(biāo)高變化值（mm)上緣下緣1恒載-6.9 4.1 -2整體升溫30-10.6 -43.0 202.2 3恒載+整體升溫30-17.1 -38.9 -由計算結(jié)果可以得出，在經(jīng)歷一天的溫度變化條件下，合龍段下弦桿的總應(yīng)力最大為-43MPa，遠低于鋼材Q370qE的鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定的容許應(yīng)力=220MPa?？紤]到下面幾個因素：1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時，連接處的強度要高于桿件強度。