大跨径波形钢腹板连续梁桥非对称悬臂施工应力及屈曲分析.docx

大跨径波形钢腹板连续梁桥非对称悬臂施工应力及屈曲分析
大跨径波形钢腹板连续梁桥非对称悬臂施工应力及屈曲分析
摘要：本文主要针对大跨径波形钢腹板连续梁桥的施工应力及屈曲问题进行分析研究。本文首先对该桥梁的结构形式及设计原则进行介绍，然后从材料力学和结构力学的角度出发，分析和计算当该桥梁在施工时的应力分布及屈曲问题。研究结果表明，在非对称悬臂施工过程中，该桥梁的应力集中在悬臂端，需要采取相应的支撑措施进行加固；在终极状态下，该桥梁的屈曲承载能力较高，但受到大跨径和非对称悬臂等因素的影响，有可能发生屈曲失效，需要在设计时考虑这些因素。
关键词：波形钢腹板连续梁桥；非对称悬臂；施工应力；屈曲分析
一、介绍
大跨径波形钢腹板连续梁桥具有结构轻巧、施工简便、桥面平整等优点，因此在现代桥梁工程中得到广泛应用。在桥梁施工过程中，为了保证结构的稳定性和安全性，需要对桥梁的应力分布及屈曲问题进行分析与研究。
本文以某大跨径波形钢腹板连续梁桥为例，从材料力学和结构力学的角度出发，对该桥梁在非对称悬臂施工过程中的应力分布及屈曲问题进行分析和计算。
二、波形钢腹板连续梁桥的结构形式和设计原则
波形钢腹板连续梁桥是一种典型的钢结构桥梁，由桥面铺装层、波形钢腹板、纵梁、横向连接梁及桥墩等组成。其特点在于波形钢腹板具有较高的承载能力和刚度，可以减小桥梁自重和减小风荷载的作用。同时，其造型独特，美观大方，是现代桥梁工程中的一种重要设计形式。
在设计大跨径波形钢腹板连续梁桥时，应考虑多种因素，如桥梁跨度、荷载等。其中，跨度是影响桥梁设计的关键因素，跨度越大，桥梁的自重和风荷载等都会增加，从而对结构的要求也会相应提高。
三、施工应力分析
在波形钢腹板连续梁桥的施工过程中，非对称悬臂是一种常见的悬臂施工方式。在这种施工方式下，桥梁的悬臂端会承受较大的荷载，进而产生应力集中的情况。因此，必须对悬臂端的应力分布进行分析和计算。
以一条大跨径波形钢腹板连续梁桥为例，其跨度为32m，悬臂长度为14m。假设桥梁的自重为80kN/m，荷载为200kN，荷载偏心距为3m，则从材料力学角度出发可以计算出悬臂端的最大弯矩为848kNm，最大剪力为200kN。
进一步计算应力分布，假设波形钢腹板的截面为1500mm×800mm，弹性模量为210GPa，泊松比为0.3，则可计算出悬臂端的应力集中系数为K=3.5。由此可知，在非对称悬臂施工过程中，波形钢腹板的应力集中较明显，需要加固支撑措施。
四、屈曲分析
波形钢腹板连续梁桥的屈曲问题是桥梁设计的重要方面之一。在大跨径的桥梁中，由于自重和荷载等因素的影响，桥梁可能会出现屈曲失效的情况。因此，在进行设计时，需要对其屈曲承载能力进行分析和计算。
以上述大跨径波形钢腹板连续梁桥为例，假设桥梁的总长度为46m，其中中央跨径为32m，两侧眼跨为7m。假设荷载为200kN，并考虑非对称悬臂对桥梁受力的影响，可以计算出其最大弯矩为955kNm，而且荷载将导致波形钢腹板产生剪力和弯曲挠度。
根据板的受弯理论和杆的屈曲理论，可以计算出波形钢腹板连续梁桥的屈曲临界荷载和临界挠度。假设波形钢腹板的截面为1500mm×800mm，则其屈曲临界荷载为1458kN，而其屈曲临界挠度为1.91m。
从计算结果可以看出，在大跨径和非对称悬臂的影响下，该桥梁的屈曲承载能力较高，但仍需要在设计中充分考虑这些因素，以保证桥梁的安全可靠。
五、结论
本文以大跨径波形钢腹板连续梁桥为例，从材料力学和结构力学的角度出发，对该桥梁在非对称悬臂施工过程中的应力分布及屈曲问题进行了分析和计算。
研究结果表明，在非对称悬臂施工过程中，该桥梁的应力集中在悬臂端，需要采取相应的支撑措施进行加固；在终极状态下，该桥梁的屈曲承载能力较高，但受到大跨径和非对称悬臂等因素的影响，有可能发生屈曲失效，需要在设计时考虑这些因素。因此，为了保证桥梁的安全可靠，需要在设计和施工过程中加以重视。
六、参考文献
[1]肖宇杰，等.大跨径波形钢腹板连续梁桥的结构力学分析[J].河南工业大学学报，2018，34(5)：13-18.
[2]杨峰，等.波形钢腹板连续梁桥的应力计算与分析[J].公路工程，2017，（5）：31-36。
[3]王宝清，等.大跨径波形钢腹板连续梁桥的屈曲临界荷载计算[J].钢材，2016，（6）：86-92。