长悬臂状态下连续刚构桥墩身的双重非线性稳定分析

黄凌君，刘 幸

（三明学院 建筑工程学院，福建 三明，365004）

预应力混凝土连续刚构桥在山涧中运用广泛，其稳定性问题往往成为施工的控制因素，尤其是长悬臂阶段。结构失稳一般可分为线性和非线性两类。连续刚构桥高墩在长悬臂阶段受力主要为压弯效应，属于第二类非线性稳定性问题。目前，对桥梁几何非线性稳定性的研究较为成熟，文献[1-4]都是针对连续刚构桥几何非线性稳定性问题展开的，而材料非线性稳定研究方面涉足的较少。可查阅的文献中，用空间梁单元来计入材料非线性的影响难以较好处理混凝土开裂[5-6]。通过在壳模型和梁模型中引入弹簧单元来模拟墩底塑性铰区，具有局限性，因为要提前知道塑性铰在哪里[7]。文献[8]采用实体单元模拟材料非线性的影响未对结构应力应变进行描述，仅分析稳定安全系数。文献[9]虽然用实体单元模拟混凝土材料的开裂、压碎等力学现象，但采用link8单元模拟墩身钢筋过于烦琐。

本文以某空心薄壁墩高为60 m的连续刚构桥为工程背景，考虑双重非线性并利用有限元软件ANSYS 10.0（美国ANSYS公司），分别对该桥最长悬臂阶段墩身进行稳定性分析，同时研究初始缺陷状态下该桥的双非线性稳定性能。双非线性稳定分析时采用SOLID65单元模拟混凝土开裂，并针对墩身应力、应变进行了描述。

1 工程实例及有限元模型

1.1 工程概况

某连续刚构桥，采用主跨为90 m、边跨50 m的方案。最高主墩为60 m，墩身的顶端和靠近底部采用变截面，为中空薄壁墩（图1）。……