大华桥施工过程非线性稳定性分析

李成兴

中铁十五局集团第三工程有限公司四川省成都市610097

摘要：针对目前桥梁施工过程中进行非线性稳定性分析过程中存在的问题影响，文章以大华桥水电站建设征地移民安置库周交通复建工程库区5号路为例，分析了非线性稳定性计算分析方法以及过程，并提出了应用于实践的方法策略，其目的是为相关建设者提供一些理论依据。

关键词：大华桥施工；非线性稳定性；有限元模拟方法；非线性极值

0.引言;

随着我国市场经济发展进程的不断加快，人们对桥梁工程建设使用呈现出日多样性需求。这种情况，使得工程施工过程要面临诸多不确定性的挑战。为此，研究人员应采用计算机软件进行施工过程非线性稳定性分析计算，作用于主要结构施工过程。这是提高桥梁工程施工建设安全稳定性的关键，相关建设人员应将其充分重视起来，以缓解现代化经济建设背景下的交通运输压力。这是优化道路网络结构运行效果的重要课题内容，相关人员应结合工程建设的实际情况，并服务于不同环境下的桥梁工程。

1.工程概况

大华桥水电站是针对澜沧江上游开发建设的第六级电站，以其中建设征地移民安置库周交通复建工程库区5号路为例，其作为跨越澜沧江的新建桥梁，桥位被布置在大华桥水电站坝址以上河道距离约6.8km处。由于桥梁工程所处的地质水文环境复杂，为保证其施工结构的作用稳定性，研究人员应通过进行施工过程的非线性稳定性分析，来提高工程建设使用的耐久性。本桥梁工程上部结构施工过程按照梁端进行划分可分为挂篮移动九尾、张拉预应力以混凝土浇筑。相关建设人员应上述三个施工过程的内力、应力以及挠度进行计算。此前，相关建设人员需在明确桥梁施工过程非线性稳定性分析原理与方法的情况下，进而高效作用于实践。

2.桥梁施工过程非线性稳定性计算分析方法与过程

2.1有限元模拟方法

就目前来说，大跨度桥梁工程大多采用有限元模拟方法来进行结构非线性稳定性分析计算。具体来说，就是利用计算机软件LSB或是商用软件ANSYS，建立起空间三维有限元模型。即使用模型中空间组合结构：空间桁架单元、空间梁单元以及空间索单元，来进行非线性稳定分析。此过程，相关建设人员应充分考虑边界约束与结构构件的拆除、安装以及因结构变形和结构内力引起的累加效应，这是实现桥梁施工全过程模拟计算的有效方法。研究人员应将其重视起来，以保证工程各部分施工结构的作用稳定性[1]。

2.2计算分析过程

研究表明，结构第二类稳定问题就是非线性极值问题。对于大跨度桥梁结构来说，失稳破坏主要体现在较大范围的位移与应变。为此，计算研究人员应充分考虑施工结构的材料非线性与几何非线性，即按照如下基本方程进行双重非线性影响分析：

3.大华桥施工过程非线性稳定性方法实例

本工程针对主桥上部结构的静力分析主要采用了MISAS/Civil2013桥梁计算机软件。此过程，非线性稳定性计算人员要综合考虑成桥状态下的预应力、恒载、车道荷载、支座强迫位移、混凝土收缩徐变、竖向梯度温度以及均匀温度作用等荷载作用因素，来进行分析计算。此外，还要按照相关管理部门制定的规范标准，对各种作用影响进行组合，即划分为持力状态正常使用极限状态、短暂状况构建应力、持力状况构件应力以及结构持久状况的承载极限状态等模块，来进行分块计算，以提高分析的准确性[5]。

对于承载极限状态来说，就是对抗压、抗弯、抗拉以及抗扭等强度进行非线性稳定性计算。以正截面抗弯计算为例，即根据《JTGD62-2004》中第5.2条要求，如表1所示，为部分代表截面正截面抗弯验算结果。

例如，对于工况一，分析计算人员要考虑施工尺寸误差以及梁重等问题影响，将最大悬臂一侧的自重增加5%，并将该侧混凝土增加的5%提现在计算模型中。工况二，则对最大悬臂两侧，采用挂篮荷载。工况三，结合悬臂一侧存在施工临时荷载问题，分析计算人员要考虑到另一侧没有临时荷载问题影响。工况三，悬臂状态一侧会出现的挂篮突然坠落现象。工况四，主墩一侧要承受顺桥向的水平风载影响。

对于施工阶段的截面应力计算，要根据《JTGD62-2004[S]》中提出的要求，来进行施工荷载下的截面混凝土法向应力计算。如表2所示，为施工阶段正截面法向应力计算结果。

在经最不利效应组合的考虑后，短暂状况下，言行阶段正截面混凝土法向拉压应力满足设计使用要求。其中最大法向压应力主要在3/4边跨处，即10.61MPa，富余为9.27MPa。而最大法向拉应力则主要在中墩墩顶处，为-0.48MPa，1.58MPa[7]。

由于工程所处的流域地势复杂，桥梁受暴雨影响的成因存在一定差异且呈现分布不均的现象，为此，研究人员应采用非线性稳定性分析计算方法，作用于整个施工过程。以上述几个工况为例，对于稳定系数相对较低的情况，在进行灌注中空部分的混凝土施工时，施工技术人员通过减少泵送混凝土对关键结构带来的振动影响，来提高其稳定性。据统计，工程在采用结构非线性稳定分析后，使工程各分部分施工结构的安全稳定系数差值得到了控制。

4.结束语：

综上所述，要想提高桥梁施工过程的非线性稳定性分析准确性，需通过计算非线性极值，来进行计算。即在最不利非线性效应组合条件下，仍能满足工程结构施工设计要求的，即可判断为施工过程质量合格。针对构件制作安装施工过程未满足设计施工要求的情况，工程建设人员可采用几何非线性屈曲分析方法，即利用原结构线形的1%，作为扰动因子，并利用弹性一阶屈曲模态样式施加于结构上。这是未来控制结构初始缺陷以及大变形等的非线性稳定分析，研究人员应将其重视起来，以降低施工环境复杂给结构施工带来的问题影响。

参考文献：

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[4]卜一之,赵雷,李乔.苏通长江大桥结构非线性稳定性研究[J].土木工程学报,2013,(01):84-91.

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[7]郭辉,张新军.三塔悬索桥施工全过程空气动力稳定性研究[J].市政技术,2011,(03):42-44.