桥梁抗震非线性分析单元
摘要：近些年来，国外修建了许多大跨度的桥梁。随着我国经济的不断发展，近些年来也修建了许多跨径超过千米的桥梁，而我国又是一个地震多发的国家，桥梁抗震性能对大跨桥梁尤其重要。桥梁抗震问题已经成为桥梁设计者所必须解决的问题。在强震作用下混凝土梁柱构件易进入塑性阶段而发生弹塑性损伤，正确地模拟结构进入非线性状态后的力学行为对评价结构的抗震安全性具有重要的意义。解决结构的非线性反应分析问题首先要解决构件的非线性分析模型问题，本文主要阐述了在桥梁高墩进行抗震非线性反应分析中所采用的非线性单元，以及发展趋势。
关键词：弹塑性;地震反应;塑性铰;高墩;弹塑性梁柱单元;弹塑性纤维梁柱单元; 抗震分析;集中塑性模型;纤维模型
0引言
随着我国经济的发展，对建筑结构的抗震性能评估有了更高的要求。近年来,随着交通建设的发展,我国西部地区规划并建成了大量的公路及铁路线路。由于西部地区多为山岭重丘区,地形、地貌和地质条件复杂,山区桥梁结构通常采用多联连续梁或连续刚构,下部一般为高墩,且墩高相差悬殊,属于典型的非规则桥梁。高墩桥梁结构复杂,多采用薄壁空心墩,长细比较大,与中、低墩明显不同。西部地区的初步调查表明:在已建成及正在设计规划中的高等级公路中,墩高超过40m的高墩桥梁占桥梁总数的40%以上，例如黄延高速公路的洛河特大桥最高墩高达143m,而我国《公路工程抗震设计规范(JTJ 004-89)》仅适用于墩高不大于30m的墩柱。
近些年来,国内外学者对高耸结构的地震需求及位移延性能力进行了一些有益的探讨,李睿等采用弹性时程分析方法讨论了高阶振型对桥梁高墩地震响应的影响,指出随着墩高的增加,高阶振型对其地震响应的影响逐步增强[1];阎志刚在桥梁高墩的研究中指出高阶振型对高耸结构地震需求影响较大,在地震作用下可能形成两个或两个以上塑性铰[2]; John L. W ilson等采用弹塑性梁柱单元建立计算模型模拟245m钢筋混凝土高烟囱,证明高阶振型在高烟囱的地震反应中起主导地位,指出在地震作用下高烟囱将形成多个塑性铰,对桥梁高墩地震需求分析具有一定的借鉴意义;李建中,宋晓东等对桥梁
高墩位移延性能力的研究也证明了墩身质量及高阶振型对高墩位移延性能力有较大贡献[3]; 夏修身,陈兴冲,王常峰受高阶振型的影响,墩中塑性铰区对曲率延性的需求可能会比对墩底塑性铰区对延性需求大很多[4]。
上述学者的研究虽然定性地指出高阶振型对桥梁高墩的地震响应可能有显著影响,但现阶段对高墩的设计研究仍借用中、低墩抗震设计理论,主要是塑性铰理论,进行墩柱的需求和能力分析。这种理论是与墩柱的拟静力试验条件相对应的,在墩柱能力计算时假设除墩底形成塑性铰外,结构均为弹性,结构塑性转动变形仅发生在墩底等效长度的塑性区域Lp内,该假设仅适用于可简化为单自由度体系或变形以一阶振型为主的结构体系,无法考虑桥墩高阶振型的贡献。对于高墩,由于其周期长、墩身质量大,忽略高阶振型的贡献可能导致较大误差,难以保证结构的抗震安全性,因此有必要对桥梁高墩的地震需求作进一步的研究。
近些年来高速铁路的发展，在地震多发的西南、西北地区高铁的兴建中,高墩将不可避免的会越来越多。常规结构线弹性分析方法已经很难满足结构抗震分析的要求。因此如何正确的对结构进行非线性分析，准确的预测结构在罕遇地震作用下的非线性反应，成为结构抗震性能设计中的重点问题。结构非线性分析模型可分为微观模型和宏观模型两种，微观模型计算量大、试验分析校正困难等问题，所以很难用于模拟大型整体结构。与微观模型相对应的是宏观模型，宏观单元具有自由度少、计算量小等优点。通过面向对象语言编制了基于宏观单元的结构弹塑性分析软件平台MESAP，增加了三种非线性梁柱单元：基于刚度法纤维单元、基于柔度法纤维单元及基于柔度法的塑性铰单元。
1 基于柔度法的塑性铰单元理论
1.1基于刚度法的梁柱单元
基于刚度法的梁柱单元提出较早，Mari 与Scordelis提出了基于刚度的梁柱单元模型，单元的刚体位移规定如图1 所示。
该模型把单元划分为若干个积分区段，积分点处截面的位移通过 3 次Hermit 多项式插值得到，对插值函数进行求导可以得到截面处对应的截面变形。基于刚度法的单元主要缺点是3 次的Hermit插值函数不能很好地描述端部屈服后单元的曲率分布，而且单元层次没有迭代计算因此收敛速度慢。为减少Hermit 函数造成的误差，采用多细分单元的方法进行建模，可以得到较好的效果。
1.2 基于柔度法的梁柱单元
基于柔度法的梁柱单元是由Filippou提出了基于柔度的梁柱单元模型，这一模型同样把单元划分为若干个积分区段，积分点处的截面力通过线性插值得到。塑性铰模型是常用的宏观模型之一，其优点是将复杂的构件弹塑性行为采用为简单的截面力-位移关系曲线表达，也可以采用纤维截面进行表达。基于柔度法的塑性铰单元计算收敛速度快，适用于大型结构分析。
基于柔度法的单元主要优点是在模拟弯曲型梁柱构件时，可以得到很好的效果且收敛速度快，但是大量的试验表明梁柱塑性区多发生在端部，其中部基本处于弹性状态，因此Scott 与Fenves提出了基于柔度法的塑性铰单元。
1.3 基于柔度法的塑性铰单元
基于柔度法的塑性铰单元与基于柔度法的梁柱单元的计算过程是一样的，同样具有单元内迭代步骤，不同之处，塑性铰单元的中部积分截面采用弹性本构，不需要进行求解切线刚度与截面抗力的步骤，单元内部迭代的收敛标准是只要塑性区截面收敛即可，这样就提高了求解速度。
2 桥梁墩柱计算单元
目前,对桥梁结构进行非线性时程反应分析主要采用的计算单元有弹塑性梁柱单元和弹塑性纤维梁柱单元。弹塑性梁柱单元是现阶段计算墩柱需求的常用单元。随着计算机处理能力的提高和对结构精细分析的需求,弹塑性
纤维梁柱单元的实践应用也日益广泛。
2.1 弹塑性梁柱单元
弹塑性梁柱单元由弹性梁和梁两端的刚塑性铰组成,塑性变形集中在单
元的两端节点,塑性铰采用理想弹塑性单元的力-变形曲线。弹塑性梁柱单元屈服强度Pu,Myu和Mzu之间相互作用的屈服面采用Bresler建议的形式。
集中塑性单元，采用M 铰。相对最简单的一种单元，非线性集中在单元的端部，用塑性铰表示，其他区域保持弹性且刚度保持不变。塑性铰的滞回关系按屈服弯矩M 定义，塑性扩展区域通过塑性铰的长度确定。
集中塑性单元，采用PM 铰。同单元1) ，非线性用单元端部的集中塑性铰表示，但塑性铰的滞回关系中考虑了轴力—弯矩的耦合作用，一般可通过设置塑性铰的PM 相互作用屈服包络球来表示，计算量较单元1) 大。
分布塑性纤维单元。将钢筋混凝土截面离散为大量具有实际非线性应力—应变关系的单元，可以自动计入轴力—强度及轴力—刚度耦合作用，但对计算机时和结果处理的要求也大大增加。
2.2 弹塑性纤维梁柱单元
基于柔度法的弹塑性纤维梁柱单元作为一种精细的非线性单元,是Taucer等人为了模拟轴压作用下的双向受弯钢筋混凝土构件非线性滞回性能而提出的。在最初的研究中,这种单元被应用于三维钢筋混凝土框架分析中,计算表明它能够准确描述钢筋混凝土构件中混凝土和钢筋的非线性力学行为。弹塑性纤维梁柱单元将钢筋和混凝土离散为纤维,认为这些纤维之间完全黏结,且满足平截面假定。弹塑性纤维梁柱单元的非线性特性完全来自于纤维的非线性应力-应变关系(材料非线性),混凝土本构关系常用Mander模型来模拟,钢筋采用改进的Menegotto-Pinto模型模拟。单元节点的力-变形曲线通过对纤维单元的应力-应变关系积分而得,单元沿轴向设置指定数量的积分点并采用Gauss-Lobatto积分计算各积分点内力。相对于弹塑性梁柱单元而言,弹塑性纤维梁柱单元能够严格满足力的平衡条件,更真实地反映了结构中内力与变形的分布,而不受单元材料非线性水平的制约[5]。
3 非线性单元的发展
目前普遍采用基于有限单元刚度法的非线性空间梁柱单元。该模型以假定
的单元位移插值函数为出发点,在分析中单元内部的位移场分布总是满足该假定的位移分布形式,而对单元内部截面力场的分布并未要求满足平衡条件。当单元实际位移场分布形式与假定位移场分布形式有较大差异时,计算效果便会受到影响,甚至不能反映问题的真实本质,因此往往通过加密计算网格(一根杆件离散为多个单元)的方法来逼近真实位移场。这种处理方式明显加大了求解问题的规模,牺牲了计算的效率,甚至会引起数值分析上的不稳定性及收敛性问题的发生。现有的基于有限单元柔度法的梁柱单元尚不能考虑框架柱在变形较大时的二阶效应。由于在材料非线性问题中,基于有限单元柔度法的梁柱单元较之基于有限单元刚度法的梁柱单元优势明显[6],发展基于有限单元柔度法并能考虑材料与几何双重非线性的梁柱单元就成为非线性梁柱单元研究的重要方向。
参考文献
[1] 李睿,宁晓骏,叶燎原,等.高墩梁桥的地震反应分析[J].昆明理工大学学报, 2001, 26(5): 86-89.
[2] 阎志刚.高桥墩延性抗震性能研究[D].北京:北方交通大学, 2002.
[3]李建中,宋晓东,范立础.桥梁高墩位移延性能力的探讨[J].地震工程与工程振动, 2005, 25(1): 43-48.
[4] 夏修身,陈兴冲,王常峰.铁路高墩弹塑性地震反应分析[J]. 世界地震工程, 2008.
[5] 梁智垚,李建中.桥梁高墩合理计算模型探讨[J]. 地震工程与工程振动, 2007
[6] 陈滔,黄宗明.基于有限单元柔度法的材料与几何双重非线性空间梁柱单元，计算力学学报[J].2006.
第一章编制说明 1.1 编制依据 1.2 编制原则 1.3 编制采用的标准和规范规程 1.4 指导思想第二章工程概况及工程目标 2.1 工程概况 2.2 工程目标第三章施工部署 3.1 施工准备 3.2 施工总体安排及流水段的划分第四章主要施工方法 4.1 测量控制方案及技术措施 4.2 钢筋混凝土灌注桩施工方案及技术措施 4.3 承台施工方法及技术措施 4.4 墩身施工方案及技术措施 4.5 桥台盖梁施工方案及技术措施 4.6 预应力混凝土现浇箱梁施工方案及技术措施 4.7 支座安装方案及技术措施 4.8 模板工程施工方案及技术措施
4.9 钢筋工程施工方案及技术措施 4.10现浇预应力混凝土箱梁施工要点 混凝土浇注工程施工方案及技术措施 4.11 桥面系施工方案及技术措施 4.12 第五章工程施工重点、难点分析及对策 5.1工程特点 5.2 施工重点、难点分析及对策 5.3 桩基施工的重点、难点及对策 5.4 现浇预应力混凝土连续箱梁施工的重点、难点及对策第六章质量管理体系与措施 6.1质量目标及质量方针 质量体系 6.2 影响质量的因素 6.3 施工质量控制措施 6.4 质量保证措施 6.5 质量的薄弱环节及预防措施 6.6 创优计划 6.7 第七章工程进度计划与措施
工程进度计划 7.1 保证工期的组织措施 7.2 7.3冬期施工安排及保证措施 7.4 农忙季节及节假日正常施工保证措施7.5 雨季施工安排及保证措施
7.7 影响工期的主要问题及解决问题的措施 7.8 当工期出现偏差而应米取的技术组织措施 第八章安全、文明、环保管理体系与措施 8 i 安全施工管理体系及保证措施 82施工中安全工作的薄弱环节及预防措施 8.3 文明施工管理体系及保证措施 8.4 环境保护保证体系及保证措施 第九章组织机构及管理人员、资源配备计划 9.1 组织机构 9.2 管理人员配置计划 9.3 主要施工机械设备配备 9.4 劳动力配备计划 9.5 主要材料计划 第十章冬雨季施工、施工排水措施 101冬季施工的措施 102雨季施工的措施 10.3 施工排水措施 第^一章紧急情况的处理措施、应急预案及风险控制 11.〔紧急情况的处理措施、预案 11.2 风险控制
大跨度桥梁实用几何非线性分析 一.引言．现代大跨度桥梁等工程结构的柔性特征已十分明显，对于这些结构考虑几何非线性的影响己必不可少。并且，计算机能力的大大提高也使得分析大型复杂结构的非线性问题成为可行。80年代国外对几何非线性问题的发展已相当完善［1，2］，国内在这方面也做了不少的工作［4－6］在工程结构几何非线性分析中，按照参考构形的不同可分为TL（Total Lagranrian) 法和UL（Updated Lagrangian)法[1]。后来，引入随转坐标系后又分别得出 CR（Co-rotational)-TL法和CR－LU法[2,3]，在工程中UL（或CR-UL）法应 用较多。以前的文献大都对结构的几何刚度矩阵进行了复杂而详细的推导。从文中的分析可以发现，结构几何刚度矩阵的精确与否并不实质性地影响迭代收敛的最终结果，求解几何非线性问题的关键在于如何由节点位移增量准确地计算出单元的内力增量，而这一点以前文献都没有提到过。因此，本文的重点放在论述单元内力增量的计算上。工程上很早就开始使用拖动坐标系来求解大跨度桥梁结构的大挠度问题，本文则把它应用到单元内力增量的计算中。从实质上说，这里的拖动坐标系与上面提到的随转坐标系没有区别。因此，在理论方法上，目前文中的方法可以归类到CR－UL法。但由于本文重点不在于详细介绍这种方法的理论体系，所以论述中均不再使用该名词。本文的目的主要是通过简化复杂的几何非线性分析方法，推广该方法在实际工程中的应用。二、非线性商限元求解过程对于工程结构的非线性问题，用有限元方法求解时的非线性平衡方程可写成以下的一般形式：Fs(δ）-P0（δ）=0 （l）其中，为节点的位移向量；Fs(δ)为结构的等效节点抗力向量，它随节点位移及单元内力而变化；PO（δ）为外荷载作用的等效节点荷载向量，为方便起见，这里暂时假定它不随节点位移而变化。由于式（l）中的等效节点抗力一般无法用节点位移显式表示，故不可能直接对非线性平衡方程进行求解。但实际结构的整体切向刚度容易得到，所以通常应用Newton-Raphson迭代方法求解该问题。结构的整体切向刚度矩阵KT可表示如下dPO＝KTdδ （2）式中，KT＝ KE十KG，其中KE 为结构的整体弹性刚度矩阵，KG为几何刚度矩阵。用混合Newton－Raphson迭代方法求解结构非线性问题的基本过程如下：(1）将等效节点荷载PO分成n 步，ΔP0＝PO／n，计算并组集结构的整体切向刚度矩阵，进入加载步循环；(2)求解节点位移增量；(3)计算各单元内力增量，修正单元内力；(4)更新节点坐标，计算节点不平衡力R；(5)判断节点不平衡力R是否小于允许值，如满足条件，则进入下一个加载步；如不满足条件，重新计算结构的整体切向刚度矩阵，用R代替ΔP0，回到第2步；(6）全部加载步完成之后，结束。从上述求解过程中可见，最为关键的一步是第3步，即由节点位移增量计算单元的内力增量。也可以说是由这一步决定了最终的收敛结果，以下将对此着重论述。其实结构的整体切向刚度矩阵对结果并无实质性的影响，修正的NetwRaphson方法正是利用这一点来节省迭代计算的时间。以前的文献对空间梁单元几何刚度矩阵的推导方面论述较多，都建立在一些假定的基础上，这里就不详细说明。考虑到结构的整体切向刚度矩阵精确与否并不改变最终结果，仅影响迭代收敛的速度，并且不是越精确的整体切向刚度矩阵迭代收敛越快。三、小应变时单元内力增百计算在一般情况下，工程结构的几何非线性都属于小应变大位移（大平移、大转动）问题。对于这类问题，单元内力增量的计算比较简单。平面梁单元是空间梁单元发展的基础，故这里先分析平面梁单元的情况。平面梁
目录 第一章编制说明 1.1 编制依据 1.2 编制原则 1.3 编制采用的标准和规范规程 1.4 指导思想 第二章工程概况及工程目标 2.1 工程概况 2.2 工程目标 第三章施工部署 3.1 施工准备 3.2 施工总体安排及流水段的划分 第四章主要施工方法 4.1 测量控制方案及技术措施 4.2 钢筋混凝土灌注桩施工方案及技术措施 4.3 承台施工方法及技术措施 4.4 墩身施工方案及技术措施 4.5 桥台盖梁施工方案及技术措施 4.6 预应力混凝土现浇箱梁施工方案及技术措施 4.7 支座安装方案及技术措施 4.8 模板工程施工方案及技术措施 4.9 钢筋工程施工方案及技术措施
4.10 现浇预应力混凝土箱梁施工要点 4.11 混凝土浇注工程施工方案及技术措施 4.12 桥面系施工方案及技术措施 第五章工程施工重点、难点分析及对策 5.1 工程特点 5.2 施工重点、难点分析及对策 5.3 桩基施工的重点、难点及对策 5.4 现浇预应力混凝土连续箱梁施工的重点、难点及对策第六章质量管理体系与措施 6.1 质量目标及质量方针 6.2 质量体系 6.3 影响质量的因素 6.4 施工质量控制措施 6.5 质量保证措施 6.6 质量的薄弱环节及预防措施 6.7 创优计划 第七章工程进度计划与措施 7.1 工程进度计划 7.2 保证工期的组织措施 7.3 冬期施工安排及保证措施 7.4 农忙季节及节假日正常施工保证措施 7.5 雨季施工安排及保证措施 7.6 高温季节施工安排及保证措施
7.7 影响工期的主要问题及解决问题的措施 7.8 当工期出现偏差而应采取的技术组织措施 第八章安全、文明、环保管理体系与措施 8.1 安全施工管理体系及保证措施 8.2 施工中安全工作的薄弱环节及预防措施 8.3 文明施工管理体系及保证措施 8.4 环境保护保证体系及保证措施 第九章组织机构及管理人员、资源配备计划 9.1 组织机构 9.2 管理人员配置计划 9.3 主要施工机械设备配备 9.4 劳动力配备计划 9.5 主要材料计划 第十章冬雨季施工、施工排水措施 10.1 冬季施工的措施 10.2 雨季施工的措施 10.3 施工排水措施 第十一章紧急情况的处理措施、应急预案及风险控制 11.1 紧急情况的处理措施、预案 11.2 风险控制 第十二章施工总平面布置图 12.1 现场布置原则 12.2 现场布置说明
阳明滩大桥案例事故分析 2012年8月24日清晨，通车不到1年的哈尔滨阳明滩大桥引桥发生断裂垮塌，4辆大货车坠落，造成3人死亡5人受伤的惨烈悲剧。 本来哈尔滨的建筑质量很好，只听说南边嚷嚷这个楼塌那个项目是豆腐碴啦，而这些跟哈尔滨却不沾边，这点还真让龙江人感到放心的哈尔滨。可是不实夸呀，近来哈尔滨多灾多难，而路和桥却是首当其中的先锋，先是城里路塌陷，后是阳明滩大桥裂垮，让人心的冷凉降到冰点。不是邪乎，这样人们还那敢出门走道了，怕桥和路伤着自己的胳膊腿。当你行驶在桥上和路上时，就感觉似站在火山口上一样，随时都有搭上生命危险。 哈尔滨阳明滩大桥桥，全长133公里，加上桥南29公里阳明滩大桥疏解工程(三环高架路)，全桥总长度达142公里，是我国长江以北地区最长的超大型跨江桥。该桥宽45米，双向8车道，设计时速80公里/小时，最大可满足高峰每小时9800辆机动车通行。该桥是黑龙江省第一座自锚式悬索双塔跨江桥，主塔高80.5米，主跨跨度248米，主梁采用钢混凝土叠合梁，其跨度为全国同类桥梁之首。大桥的建设，融入了北方地域文化元素，突出了哈尔滨欧式风格城市特色，使充满异域风格的桥体与松花江两岸湿地自然风光及沿江建筑群有机融合，它将成为哈尔滨标志性新景观。尤其是阳明滩大桥南北引桥与松花江两堤交汇处，欧洲新艺术运动风格的桥头堡也显得格外的大气、洋气。
一个通车不到一年的重点工程，一个提前完工交付使用的样板工程，一个申报鲁班奖的优质工程，为什么如此之快就断裂垮塌？如果说其是豆腐渣工程，其实也是见怪不怪。豆腐渣工程，这是当今建设项目中的一种普遍的社会现象。通过对哈尔滨阳明滩大桥引桥发生断裂垮塌的案例分析，归纳出以下几个方面相关联的问题，但定性还得靠专家的权威性定论。 1桥梁的结构设计是否有问题？计算失误、安全系数不满足、忽略地质条件等，这方面的问题可能性小。【在设计上允许向一侧偏，但是偏载有一定的限度，按现在交通部的相关标准，单侧大概能承受150吨左右的重量，而事故中车辆总重量已经超过此限度两倍多。塌桥长度一共120多米，桥面整体侧翻。这120米，分成3块，事故发生点集中分布在前两块，大概为前80米。专家王宗林说，桥的主要结构是钢梁加混凝土，桥体侧翻后，钢梁一点没变形，混凝土也没有大的损害，二者间连接也较好，整体没有任何地方断裂。所以说，桥的质量还是过硬的。但作为设计者，是否可以适当在一些关键路段多考虑超载路段因素，加大安全系数还是必要的。】 2施工质量是否有问题？不规范施工、野蛮作业等，这方面的问题可能存在一部分。【从现场看，虽然该段引桥发生整体倾覆，但从现场情况看，桥面并未出现裂纹，这说明整个桥梁的质量是合格的。倾覆的桥板上部、下部、周围的桥体都没有问题，且桥板是整块倾覆，下坠后也没有发生断裂，说明质量还是可以的。】 3工程监理的职能工作是否不到位？不负责任、人情节点、专业水平低等，
第三部分工程事故案例分析 一、摘要 2003年11月，某特大桥项目部的混凝土预制件场搬迁，用门式起重机吊装钢底模板，在往5t东风货车上卸载时，由于中心偏移，钢底模板在车厢铁皮板上侧滑，将搬运工甲挤在车厢尾部与挡墙之间，搬用工甲头盖被挤破裂，当场死亡。 二、事故发生经过 2003年11月3日，某特大桥项目部的混凝土预制件场，搬迁工作已处于尾声。该场的工长组织有关人员用门式起重机装车，将制作预制件的钢底模板运走，运输工具是东风牌5t载重汽车，当吊装第二车第一块钢底模板时，所吊的这块钢底模板面积为4 3.8m，重量为1.8t ，一面两角裁切，采用两根吊索对角起吊。本应用4根吊索起吊4个吊点，因为该场处于搬迁阶段且已接近尾声，当时只找到2根吊索，因此钢底模板吊起时，重心有所偏位，钢底模板处于侧斜不平稳状态。当龙门起重机吊起后往东风货车上落钩时，侧斜的钢底模板与车厢底板铁板面先接触。这时吊装指挥（信号工）乙在汽车驾驶室的一侧准备做调整，而搬运工甲则站在车厢尾部稳钩，该场的工长发现甲站位很危险，就喊他快躲开，而甲在没有接到乙发出指挥信号时，就喊落钩，落钩的同时，甲也看到了钢底模板在车厢底板上滑动，便慌忙从车厢尾部往下跳，车厢尾部跟后面的挡墙有1.2m左右距离，挡墙高2.2m距离，这是侧滑的钢底模板正在车厢底板上往挡墙冲过来，甲躲闪不及，头部挤在砖石挡墙上，甲的头盖被挤碎，致使甲当场死亡。 三、选择该事故分析原因 起重事故是指在进行各种起重作业中发生的重物坠落、夹挤、物体打击、起重机倾翻、触电等事故。其中伤害事故可造成重大的人员伤亡或财产损失。根据不完全统计，在事故多发的特殊工种作业中，起重作业事故的起数高，事故后果严重，重伤死亡人数比例大，已引起有关方面的高度重视。故选择该事故进行分析。 四、该工程事故原因分析 1.钢底模板吊挂方法不正确，被起吊的钢底模板应该用4根吊索吊挂在吊板的4个吊点上，可这次吊装作业却只用2根吊索吊挂2个吊点，而且挂钩部位不正确，使吊装的钢底模板处于不稳定状态。 2.搬运工甲在稳钩作业中站位非常危险，现场作业的领导工长虽然发现，但为时已晚。而作为现场的指挥乙却没有发现这种危险情况或者发现了竟无动于衷，没有采取积极措施制止。 3.该预制件场忽视安全生产，尤其在搬迁过程中放松安全管理。首先是从事这种大件吊装，竟然连吊索都没有做好准备，野蛮作业；其次，在搬迁过程中，租用的东风运货车，不具备运输大型构件的能力，东风载重卡车也没有采取任何铺垫措施。 五、事后处理及改进方案 这是一起作业现场混乱，从领导到工人安全生产观念淡薄，在工厂搬迁过程，毫无章法，凑凑乎乎作业，结果酿成这次严重事故，这起事故给我们留下深刻教训。 对上述起重事故事故进行分析，得出今后预防措施如下：（1）凡从事特殊工作，起重工、起重司机、挂钩工、指挥人员都应该接受岗位培训，持证上岗。（2）坚决落实岗位责任制，这些特殊岗位，必须制定好岗位操作规程，落实责任，严禁违章作业，强调劳动纪律。（3）起重装卸重物，最好使用专用吊具，如无专用吊具，吊装方法一定要科学和可靠，不能凑乎，马马虎虎就可能出大问题。
工程重难点分析及应对措施 (一)工程重点 1、征地拆迁工作 本工程为市政工程，位于城区，占地范围比较大，受影响的房屋、街道比较多，征地拆迁工作量大、难度大，征拆工作如期进行是保证本项目顺利开展的重点。 应对措施： 项目经理部设置征拆部配合发包人开展征地拆迁工作，协助区征拆实施单位开展征拆补偿谈判、收集和编制征拆补偿资料、核销征拆预付款等。 2、主线高架桥施工本工程工期控制的重点 主线桥梁左幅共22联，长2.203km，右幅共23联，匝道桥共15联，长2.311公里，匝道桥共15联，长1.137公里。本工程桥梁数量多，工序多，且设计跨度多样，跨度大，包含下部结构、上部结构等施工内容繁多，如何合理安排施工顺序，加快施工进度，是本工程施工的重要内容。 应对措施： 下部结构采用旋挖钻成孔，冲击钻辅助桩基施工；承台采用人工配合机械明挖法开挖承台基坑；墩身模板采用大块定型钢模板施工。上部结构现浇箱梁一般地段采用满堂支架现浇施工，跨越路口部位采用梁柱式支架结构，预留车辆通行口。桥梁工程量大，施工时分两个
区段进行施工，一次性投入足够数量的支架和模板。开工后，投入足够的钻孔设备，加快桩基施工进度，为后续结构施工创造条件。 3、跨既有道路的砼连续箱梁施工 本工程位于既有城区，主线跨增槎路、跨潭村涌、跨石潭路、跨规划路、跨石槎路、跨棠新路，且地面交通比较繁忙，施工过程中对既有道路交通影响比较大。 应对措施： 为保证各联之间施工互不干扰，各联箱梁施工按各自独立施工作业考虑。一般地段采用常规的封闭交通满堂支架施工，交通繁忙地段采用与既有道路平交道口设置横向门式钢管支墩，支墩上设置横梁，形成支撑平台，再在平台上搭设满堂支架。 4、跨石井河砼连续箱梁施工 跨石井河桥，上部结构左幅采用（40+58.442+40.3m），右幅采用（43+59.258+38.6m）预应力混凝土变高连续箱梁。本桥为斜弯桥，受通航、防洪、地下管线以及规划道路制约，桥梁跨径组合极不规则，而且桥梁位于曲线段，因此桥梁施工采用悬臂施工难度极大。 应对措施： 下部结构采用插打钢管桩，搭设钢便桥、桩基钻孔平台，承台采用钢板桩围堰；上部结构采用水中段插打钢管桩并搭设临时支墩，架设贝雷梁支架，现浇上部结构的方法。 5、软土地基的路基工程施工 桥下道路施工地质条件较差，与既有公路的拼接处容易发生差异
标题：桥梁施工典型事故案例分析 关键词：桥梁、事故、施工 描述：改革开放以来，中国在桥梁建设上取得了非常辉煌的成就。同时，也有很多值得我们深思的桥梁事故教训。 正文： 一、桥梁事故的特点： 1、桥梁原来是点跨越比较容易增加桥的处理费用，而高架桥很长，难以增加相 应费用。 2、桥梁的桥型变化很大，每一种桥型都有差别，有各自的力学规律。 3、桥梁工程是荷载比较大的工程，除去大的水坝，码头，在建筑里，桥梁荷载 最大。桥梁的水文、地质条件变化很大。 4、桥梁有一些专业知识，有些工程技术人员不是学桥梁的，对桥的临界状态， 对桥的力学不是很了解，需要补充相应知识。 5、超载问题确实存在，不管超载对不对。 二、在这里，我把桥梁事故划分为：桥梁施工阶段的事故，桥梁使用阶段的事故，桥梁设计缺陷或者说设计薄弱环节的事故，桥梁临近使用寿命的事故，以及因特殊外力比如地震而造成的事故。 1.、工期要求造成事故：前期拆迁、管线改移影响；施工工期问题，很多桥梁都存在抢工期的问题。 2、桥梁施工的分散性：地域辽阔，差异化严重；桥梁是分散的，分散在各地，不像工业企业在固定场所制作，容易控制。桥梁的设计分散，材料分散，地质情况不一样。 3、专业技术人员的经验与责任心：专业水平和同类型工程经验，责任心与法律惩罚；在专业技术人员方面，学习课程过多，造成某些课程没有学明白，还有就是年轻人胆大，比较依赖于软件计算，事故经验不足。 4、房建等其他领域施工人力进入桥梁领域：对桥梁特点不熟悉；很多桥梁施工队伍之前主要从事房建或水力工程等领域，对桥梁工程的施工特点不够熟悉，这在城市高架桥施工中较为普遍。 5、职工素质的下降：对民工的管理和教育；民工的质量在下降，有责任感的工人很难找。
目录 5.1施工难点和关键点分析 (2) 5.2环境保护措施 (3) 5.2.1 文明施工 (3) 5.2.2 环境保护 (4) 5.3安全防范及紧急救援预案 (6) 5.3.1 安全防范 (6) 5.3.2 紧急救援预案 (7) 5.4重点和难点工程的施工方案、方法及其措施 (9) 5.4.1 外露面工程质量控制 (9) 5.4.2 膨胀土施工和消除滑坡灾害 (10) 5.4.3 路基不均匀沉降的防治措施 (13) 5.4.4 桥头跳车的防治措施 (14) 5.4.5 防止通车后，桥梁梁体裂纹的措施 (14)
5.1 施工难点和关键点分析 1.工程重点 工程的重点主要是软基处理、灌注桩施工、桥涵梁板预制、安装或现浇、材料组织进场。 2.工程难点 桥施工、砼外观质量高标准控制、消除滑坡灾害、桥头跳车和梁体裂纹的防治，膨胀土施工、土壤含水量的控制及大体积土方如何在保证质量前提下快速流水作业。 3. 如何保证路基的不均匀沉降，全体技术人员进行针对性攻关，拿出有效的施工方案。针对施工中难点、关键点编制针对性的施工组织设计与施工作业指导书，制订详细的实施方案及技术操作规程，并进行认真的施工技术交底。
5.2 环境保护措施 5.2.1 文明施工 1、建立健全文明施工的组织保证体系，做到有目标、有标准，责任到人，抓落实，目标为部级文明施工达标工地。 2、我局是贯标施工企业，按内部质量保证体系的要求，施工现场材料、设备、成品、半成品按平面布置堆码、标识。临时道路专人保养，做到畅通、平坦、不积水、不扬尘，警示标志醒目、齐全。 3、施工划地，生活区和办公区分设，全封闭管理，醒目处设有工程公告、宣传教育栏，区域内整齐、清洁，彩旗招展，鼓舞励志，实行一证一牌制度，施工人员佩证上岗。 4、对全体施工人员进行刑法教育，自觉遵守法律、法规，设专人协调与周边村落之间的关系，发生纠纷按程序逐级追究解决，杜绝打架斗殴。 5、职工住宿军事化，卫生、整洁；生活垃圾集中收集堆放；厕所建成水冲式，缸体铺面，专人值班打扫；膳食区设有灭蝇灯，工作人员身体健康，定期检查，持证上岗；工地设有茶水桶，住宿处设有沐浴间和保健室。 6、实行“落手清”制度，杜绝随意堆放材料、设备，做到工完料清。施工人员不得在现场随处坐卧、光膀赤脚作业。 7、临时用水、用电等有专项施工方案及管理措施，做到无“长流水”、“常明灯”，电线架设整齐划一，场地整洁卫生。
【案例1】××大桥坍塌 ●工程背景及事故经过 某大桥是一座净跨l00m，箱肋单波混凝土型拱桥，由××设计院设计，××桥梁公司负责施工，于×年×月开始建设。×年×月×日箱肋合拢。17日l0时43分突然坍塌，造成死亡19人，10人重伤。 ●事故原因分析 大桥箱肋坍塌，其主要原因是拱肋纵向失稳。影响失稳的因素是多方面的。 1．施工方面，在拼装过程中，未能严格按照设计要求和施工规范，未能加强观测，出现了拱轴线偏离。特别是9月15日拆除拉杆后，再次发现西岸比东岸高26．6cm，下游高14．2cm，下游东岸较设计标高低17．5cm，上游低20.8cm。4号接头上游西岸较设计标高高12.4cm，下游离14.6cm。在实测拱轴线明显偏离设计拱轴线情况下，既不报告请示，也未停工采取措施，相反在未浇筑接头混凝土之前，于16、17日先后两次在东岸下游1、3段箱底处浇筑混凝土11t，这种单边非对称加载，使拱轴线的偏离加大，终于使箱肋纵向失稳、坍塌。 2．设计方面。此桥原设计方案是参照×省公路设计院箱肋单波双曲线拱桥图纸，按荷载汽-15，挂-80设计为5段拼装方案。在施工中，施工单位考虑5段单块构件过重，吊装困难，于6月10日作向监理和业主提出将5段改为9段方案，并得到设计批复。大桥坍塌后，经技术人员对设计方案进行比较和验算的结果表明：9段拼装设计方案基本正确，但比较粗糙。如在9段设计中，对贝雷架在箱肋端部悬挂问题，对悬浇的工作拱度，对加载程序都没有向施工提出具体交待数据和规定，对作为支撑作用的斜拉杆的拆除时间，标明在拱圈合拢后即可进行，实践证明是不妥的。同时，对重点拱肋的受力情况，施工和加载程序均未进行计算和规定。 3．管理方面，业主单位未对变更设计组织有关专家进行严格审查，是极不严肃的科学态度，是十分错误的。在施工管理上，明知施工单位现场技术力量不足，对建造、工艺复杂、吊装要求高的大跨度拱桥有困难，也未能派出得力干部和有经验的工程师予以加强。这些也是酿成大桥坍塌事故的原因之一。 ●经验教训 某大桥拱肋坍塌事故发生的原因，虽是多方面的，但施工方面的问题是主要的。大桥坍塌的内在因素是拱轴线偏离、失去纵向稳定。这是一起典型的责任事故。 ●预防对策 1.在设计上，要精益求精，设计方案要合理，计算要准确，设计技术交底要到位。 2.施工方面，要严格按照设计与施工技术规范进行施工，要加强现场施工技术力量。尤其是当出现质量问题时，要及时报告，及时组织有关专家进行处理，不得盲目蛮干。 3.管理方面，要作到严格按照程序进行管理，真正作到横向到边，纵向到底，消除安全隐患。 【案例2】某大桥支架垮塌事故
竭诚为您提供优质文档/双击可除材料力学案例：教学与学习参考 篇一：材料力学案例分析 迈安那斯桥坍塌事故原因分析 1．关键词：桥梁垮塌，组合变形，偏心载荷，设计失误 2．事件背景 时间：1983年6月27日，地点：美国康涅狄格州迈安那斯（mianus）河桥垮塌，造成4辆汽车掉落桥下，3人死亡，多人受伤。 图1垮塌的迈安那斯河桥 该桥梁结构属于钢结构的多跨静定梁，建成于1958年，桥龄25年。大桥双向各三线车道，每日车流量超过10万次。大桥的悬臂式的结构在建桥当时是很流行的样式：主跨为两端外伸梁，主跨两侧各有一段约30米长的悬吊梁垮。垮塌的是东悬吊跨的一段梁，其西端接在称为轴台的支架上，用水平销连接到中跨梁外伸段的自由端；东端以销接吊件连接在东边悬臂梁的末端，正是此悬吊组件的破坏导致了大桥的
坍塌。 1983年春末，大桥边的居民向当局反映他们听到桥身发出尖锐的声响。过去至少五六年来，这些居民陆续在河边检到桥上掉下来的混凝土碎块或碎钢屑，每次他们都尽责地向公路局报告。而近来在轰隆的车流声中，他们又听到了新增的噪音。一位居民表示：“像是几千只鸟同时唧喳地发出刺耳的鸣叫。 整个周末， 都可以清楚地听到这样的声音。” 6月27日星期一凌晨1：30左右，大桥在一声巨响中发生坍塌。 图2悬吊梁的支撑结构 3．事故过程与关键性细节 康州公路局长看了现场的残骸后，表示他发现了桥梁倒塌的可能线索：把掉下去的桥身和悬臂式钢梁拴在一起的栓销少了一个。这个长约18厘米的栓钉的一部分残余物最后在河里被捞起，其余的部分还在桥上，它看起来像是被剪断的。 事故起因是因为栓销断裂，还是另有原因？为了解开谜团，局长请来了专家，另外还有3家独立的工程公司和国家交通安全局的代表以及法院指派的工程师都参与了事故调查，可是各方都强调不同的理由并得出不同的结论。
大跨度网壳结构的稳定性分析 xx xxxx 摘要：空间结构是一种倍受瞩目的结构形式，其中网壳结构是近半个世纪以来发展最快、应用最广的空间结构之一。随着大跨度单层网壳结构的不断涌现，其结构重要性不言而喻，结构的稳定性问题尤为突出。本文主要介绍了网壳结构的稳定性问题并以某大跨度球类馆为工程实例，采用非线性有限元法针对承载力计算时的11种工况进行整体稳定计算，考虑了材料和几何非线性，对实际工程进行了第一类和第二类稳定分析，结果表明：该网壳结构的第一类稳定符合相关规范的要求；其第二类稳定性较差。因此，第二类稳定分析应该受到重视。 关键词：网壳结构；稳定性；非线性有限元；大跨度；稳定系数 STABILITY ANALYSIS OF LONG-SPAN LATTICED SHELLS xxx Department of Civil Engineering ,xxx Abstract: Space structure is a very attractive structure system, and the latticed shell is one of the furthest development and the most widely applied space structure in the recent half century. The stability analysis is the key problem in the design of latticed shells, especially in single-layer latticed shells. This paper introduces the stability of latticed shells and a long-span ball gymnasium is adopted as a practical work, and it is analyzed by nonlinear finite element method under the first and the second kinds of stability problems. The holistic calculation aimed at 11 conditions in bearing capacity, material and geometric nonlinearity are considered. The results show that the first kind of stability of this latticed shells accords with the requirements of correlative specifications; the second kind of stability is poorer. Therefore, the analysis of the second kind of stability should be paid attention.. Keywords: latticed shells; stability; nonlinear finite element; long-span; stability factor 1 前言 自20世纪以来，大跨度、大空间的建筑在世界各地得到了迅猛发展。平面结构从技术经济方面讲，很难跨越很大的空间，也很难满足建筑平面、空间和造型方面的要求。解决大跨度建筑结构最具有竞争性的结构就是空间结构，即在荷载作用下，具有三维受力特性并呈空间工作地结构。网壳结构作为空间网格结构的优秀代表，在过去半个多世纪得到了快速发展和广泛应用。它构造简单、轻型化、受力合理、造型优美等优点，深受建筑与结构工作人员的喜爱。 网壳结构是一种与平板网架类似的空间杆系结构，系以杆件为基础，按一定规律组成网格，按壳体结构布置的空间构架，它兼具杆系和壳体的性质。其传力特点主要是通过壳内两个方向的拉力、压力或剪力逐点传力。网壳结构又包括单层网壳结构、预应力网壳结构、板锥网壳结构、肋环型索承网壳结构、单层叉筒网壳结构等。网壳结构除广泛用于工业与民用建筑的屋盖和楼层外，还用于形态新颖、功能各异的特种结构，如：塑像骨架、标志结构、各种用途的整个球面网壳结构、高耸塔架、网架墙体、网架桥梁、装饰网架等。 对于网壳结构，稳定性分析是非常重要的，特别是单层网壳结构。稳定性分析的目的是
3D3S\sap200\midas gen 都可以做单层网壳的特征值屈曲分析，ANSYS 还可以做更加接近工程实际情况的非线性屈曲分析，来考虑初始缺陷请问各位老师, 网壳规程要求其承载力大于第一屈曲模态下力的5 倍，即k=5。 那么ansys 和3d3s 分析时如何查询这个K 值？ A: 1、过去k=5，如今的新规程已将k 取为4.2 。具体说明如下：确定系数K 时考虑到下列因素： (1) 荷载等外部作用和结构抗力的不确定性可能带来的不利影响； (2) 复杂结构稳定性分析中可能的不精确性和结构工作条件中的其他不利因素。 对于一般条件下的钢结构，第一个因素可用系数1.64 来考虑；第二个因素暂设用系数1.2 来考虑，则对于按弹塑性全过程分析求得的极限承载力，系数K 应取为1.64*1.2=2.0 。 对于按弹性全过程分析求得的极限承载力，系数K 中尚应考虑由于计算中未考虑材料弹塑性而带来的误差； 对单层球面网壳、柱面网壳和双曲扁网壳的系统分析表明，塑性折减系数cp(即弹塑性极限荷载与弹性极限荷载之比)从统计意义上可取为0.47 ，则系数K应取为1.64*1.2/0.47=4.2 。 对其它形状更为复杂的网壳无法作系统分析，对这类网壳和一些大型或特大
型网壳，宜进行弹塑性全过程分析。 2、假定设计载荷为2kN/m2，可给网壳施加约12kN/m2的载荷，通过载荷- 位移全过程曲线判断临界载荷，假如得出为10kN/m2，则其k=10/2=5。 ①单层网壳以及厚度小于跨度1/50 的双层网壳均应进行稳定性计算； ②网壳的稳定性可按考虑几何非线性的有限元法（荷载—位移全过程分析）进行计算，分析中可假定材料保持为弹性，也可考虑材料的弹塑性。对于大型和形状复杂的网壳结构宜采用考虑弹塑性的全过程分析方法； ③球面网壳的全过程分析可按满跨均布荷载进行，圆柱面网壳和椭圆抛物面网壳除考虑满跨均布荷载外，宜补充考虑半跨活荷载分布的情况。进行网壳全过程分析时应考虑初始曲面形状的安装偏差的影响，可采用结构的最低阶屈曲模态作为初始几何缺陷分布模态，其缺陷最大计算值可按网壳跨度的 1/300 取值；④按以上②和③条进行网壳结构全过程分析求得的第一个临界点处的荷载值，可作为该网壳的极限承载力。将极限承载力除以系数K 后， 即为按网壳稳定性确定的容许承载力（标准值）。对于按弹塑性全过程分析求得的极限承载力，系数K可取为2.0 。对于常见的单层球面网壳、柱面网壳和椭圆抛物面网壳按弹性全过程分析求得的极限承载力，系数K可取为 4.2 ； 首先请关注一下以上四条。 Q:用ansys 进行稳定性分析，一个是特征值屈曲分析，一个是非线性屈曲
桥梁工程施工重点、难点分析及对策
目录 第一章编制说明 1.1 编制依据 1.2 编制原则 1.3 编制采用的标准和规范规程 1.4 指导思想 第二章工程概况及工程目标 2.1 工程概况 2.2 工程目标 第三章施工部署 3.1 施工准备 3.2 施工总体安排及流水段的划分 第四章主要施工方法 4.1 测量控制方案及技术措施 4.2 钢筋混凝土灌注桩施工方案及技术措施 4.3 承台施工方法及技术措施 4.4 墩身施工方案及技术措施 4.5 桥台盖梁施工方案及技术措施 4.6 预应力混凝土现浇箱梁施工方案及技术措施 4.7 支座安装方案及技术措施 4.8 模板工程施工方案及技术措施 4.9 钢筋工程施工方案及技术措施
4.10 现浇预应力混凝土箱梁施工要点 4.11 混凝土浇注工程施工方案及技术措施 4.12 桥面系施工方案及技术措施 第五章工程施工重点、难点分析及对策 5.1 工程特点 5.2 施工重点、难点分析及对策 5.3 桩基施工的重点、难点及对策 5.4 现浇预应力混凝土连续箱梁施工的重点、难点及对策第六章质量管理体系与措施 6.1 质量目标及质量方针 6.2 质量体系 6.3 影响质量的因素 6.4 施工质量控制措施 6.5 质量保证措施 6.6 质量的薄弱环节及预防措施 6.7 创优计划 第七章工程进度计划与措施 7.1 工程进度计划 7.2 保证工期的组织措施 7.3 冬期施工安排及保证措施 7.4 农忙季节及节假日正常施工保证措施 7.5 雨季施工安排及保证措施 7.6 高温季节施工安排及保证措施
7.7 影响工期的主要问题及解决问题的措施 7.8 当工期出现偏差而应采取的技术组织措施 第八章安全、文明、环保管理体系与措施 8.1 安全施工管理体系及保证措施 8.2 施工中安全工作的薄弱环节及预防措施 8.3 文明施工管理体系及保证措施 8.4 环境保护保证体系及保证措施 第九章组织机构及管理人员、资源配备计划 9.1 组织机构 9.2 管理人员配置计划 9.3 主要施工机械设备配备 9.4 劳动力配备计划 9.5 主要材料计划 第十章冬雨季施工、施工排水措施 10.1 冬季施工的措施 10.2 雨季施工的措施 10.3 施工排水措施 第十一章紧急情况的处理措施、应急预案及风险控制 11.1 紧急情况的处理措施、预案 11.2 风险控制 第十二章施工总平面布置图 12.1 现场布置原则 12.2 现场布置说明
生活中的材料力学实例分析 一意义 材料力学主要研究杆件的应力、变形以及材料的宏观力学性能的学科。材料力学是固体力学的一个基础分支。它是研究结构构件和机械零件承载能力的基础学科。其基本任务是：将工程结构和机械中的简单构件简化为一维杆件，计算杆中的应力、变形并研究杆的稳定性，以保证结构能承受预定的载荷；选择适当的材料、截面形状和尺寸，以便设计出既安全又经济的结构构件和机械零件。 二对象 材料力学的研究通常包括两大部分：一部分是材料的力学性能(或称机械性能)的研究，材料的力学性能参量不仅可用于材料力学的计算，而且也是固体力学其他分支的计算中必不可少的依据；另一部分是对杆件进行力学分析。杆件按受力和变形可分为拉杆、压杆受弯曲(有时还应考虑剪切)的粱和受扭转的轴等几大类。杆中的内力有轴力、剪力、弯矩和扭矩。杆的变形可分为伸长、缩短、挠曲和扭转。在处理具体的杆件问题时，根据材料性质和变形情况的不同，可将问题分为线弹性问题、几何非线性问题、物理非线性问题三类。 材料力学不仅在复杂机械工程中有重要的作用，在生活中也很常见。比如随处可见的桥梁，桥是一种用来跨越障碍的大型构造物。确切的说是用来将交通路线 (如道路、铁路、水道等)或者
其他设施 (如管道、电缆等)跨越天然障碍 (如河流、海峡、峡谷等)或人工障碍 (高速公路、铁路线)的构造物。桥的目的是允许人、车辆、火车或船舶穿过障碍。桥可以打横搭着谷河或者海峡两边，又或者起在地上升高，槛过下面的河或者路，让下面交通畅通无阻。 三分析
如果在安全的前提下，将原来的四个桥墩和三个拱形拉索变为三个桥墩和两个拱形拉索。不仅可以节约大量的材料，降低成本，而且有美观。 四总结 因此，材料力学是一门很有用的学科，能够处理各种各样复杂的问题。只要注意观察，生活中处处有材料力学的踪影。利用材料力学的知识对我们身边的事物进行分析并加以改进，对我们的生活和社会的发展能起到积极的促进作用。
第八节桥梁工程施工的重点和难点及保证措施 8.1桩基工程质量保证措施 1、坍孔的预防和处理 ①在松散粉砂土或流砂土中钻进时，应控制进度速度，选用较大比重、黏度、胶体率的泥浆。或投入黏土掺片，低锺土膏、片挤入孔壁起护壁作用。②雨季施工时，应采取升高护筒，增加水头，或用虹吸管，连通管等到措施保证水头相对稳定。③如发生孔口内坍塌，判明坍塌位置，回填砂和黏土混合物到坍孔处以上1-2m，如坍孔严重时全部回填，待回填物沉积密实后再进行钻进。 2、钻孔偏斜预防和处理 a安装钻机时要使转盘、底坐水平，起重滑轮缘、固定钻杆的卡口和护筒中心三者应在一条竖直线上，并经常检查校正。b由于主动钻杆较长，转动时上部摆动过大。必须在钻架上增设导向架，控制钻杆上的提引水笼头，使其沿导向架向中钻进。c钻杆、接头应逐个检查，及时调正。主动钻杆弯曲，要用千斤顶及时调直。 3、扩孔和缩孔 扩孔是孔壁坍塌而造成的结果，各种钻孔方法均可能发生，若因孔内局部发生坍塌而扩孔，钻孔能达到设计深度则不必处理，只是混凝土灌注量增加。若因扩孔后继续坍塌影响钻进，应按坍孔事故处理。 缩孔原因有两种：一种是钻锥焊补不及时，严重磨耗的钻锥往往钻出较设计桩径稍小的孔。另一种是由于地层中有软塑土，遇水膨胀后使孔径缩小。为防止缩孔，前者应即时修补磨耗的钻头，后者要使用失水率小的优质泥浆护壁快转慢进，并复转二三次；或使用卷扬机吊住钻捶上下、左右反复扫孔以扩大孔径，直到缩孔部位达到设计孔径为止。 8.2、钢筋工程的质量保证措施 1、钢筋采购 必须要有出厂质量保证书，没有出厂质量保证书的钢筋，不能采购，对使用的钢筋，要严格规定取样试验合格后方能使用。 2、钢筋加工 （1）、操作人员必须持证上岗，焊接头要经过试验合格后，才允许正式作业，在一批焊件中，进行随机抽样检查，并以此作为加强对
浅谈斜拉桥的几何非线性 摘要:本文针对斜拉桥的几何非线性进行分析。 关键词:极限状态；斜拉桥; 垂度效应；几何非线性 相对公路斜拉桥而言, 公铁两用斜拉桥的铁路列车活载大、运行速度高, 对结构稳定性、安全性要求较高. 目前, 世界上已建成的主跨400 m 以上的公铁两用斜拉桥仅4 座. 其中, 我国在建的武汉天兴洲长江大桥是最大主跨为504 m 的公铁斜拉桥. 目前, 对这种跨度大、荷载大, 具有一系列特殊的力学特性的斜拉桥的研究有限. 进行大跨度公铁斜拉桥非线性影响研究, 对于此种桥型的设计、施工及结构安全研究都具有十分重要的意义. 桥梁结构非线性分为材料非线性和几何非线性. 对正常使用阶段的斜拉桥, 一般不允许出现塑性变形, 结构处于几何非线性工作状态. 本文以几何非线性影响研究为主, 考虑材料屈服强度和极限强度, 分析结构在极限状态下的静力响应. 计算方法 1. 1分析模型 对大跨度斜拉桥来说, 几何非线性效应非常显著[ 1-2] , 在设计分析中必须考虑. 斜拉桥结构几何非线性主要来自于索的垂度影响、梁柱效应及大位移效应 3 个方面. 为了考察结构几何非线性效应对斜拉桥极限状态时受力的分析, 采用如下4 种分析模型。 ( 1) 模型1 为线性分析，其计算结果将与各非线性分析结果进行比较, 确定各非线性因素对分析结果的影响系数. ( 2) 模型2 为仅考虑拉索垂度效应的非线性分析. ( 3) 模型3 为仅计入梁柱效应和大位移效应的非线性分析. ( 4) 模型4 为考虑所有几何非线性效应. 计算分析的前提是线性计算和非线性计算采用的成桥索力是一致的. 1. 2成桥索力计算方法 在斜拉桥受力分析中, 首先必须确定斜拉索的成桥索力. 目前, 国内外斜拉桥成桥索力的计算方法,大致有受力状态的索力优化法、无约束优化索力法、有约束优化索力法及多约束条件优化方法[ 3-4] . 本文提出一种索力分步迭代的方法，首先, 按最小能量法计算斜拉索拉力及相应应变, 将此应变作为初始应变施加到斜拉索上, 重新求解结构在自重作
悬索桥的几何非线性分析 发布时间:2009-02-03 乔婷婷，罗晓英山西省公路局长治分局勘测设计所 摘要：大跨度悬索桥结构具有显著的几何非线性行为，且在悬索桥结构计算中必须考虑其非线性。因此，系统介绍了悬索桥的几何非线性影响因素，分析的基本原理及计算方法。 关键词：悬索桥；几何非线性；结构；分析 在有限元线性分析中假设：节点位移为无限小量。当这条假设不能满足时即为几何非线性。所谓几何非线性是指结构经历了大位移和大转动而其应力应变关系仍然是弹性的。 索结构是以一系列受拉的索作为主要承重构件的结构形式, 通过索的轴向拉伸来抵抗外荷载作用, 可以充分发挥钢材的强度, 从而大大减轻结构的自重。因而索结构可以较为经济地跨越较大的跨度,成为大跨径桥梁的主要结构形式之一。 1 悬索桥的几何非线性影响因素 悬索桥的承重结构主要为主缆、塔桥及锚碇构成的大缆系统，其次为加劲梁，吊索用来连接主缆和加劲梁，主缆为几何可变体系，主要靠其自重及恒载产生的初始拉力及改变几何形状来获得结构刚度，以抵抗荷载产生的变形，缆索受力呈明显的几何非线性性质，对于大跨悬索桥，通用的计算方法是以有限位移理论为基础的几何非线性有限元法[1]。 从有限位移理论的角度来分析，引起悬索桥结构几何非线性的因素[2]主要有3个： 第一,缆索在初始恒载作用下具有较大的初张力，使索桥维持一定的几何形状。当作用外荷载时，索梁发生变形，初张力对后续状态的变形存在抗力，这种来自恒载自重的刚度称为重力刚度。 第二,由于悬索桥主梁和缆索相对纤细，引起整个结构在外荷载作用下产生较大变形。在进行结构分析时，力的平衡方程应根据变形后结构的实际几何位置来建立，力与位移的关系是非线性的。 第三，缆索在自重作用下具有一定垂度，垂度大小与张力成反比。若用两力杆模拟缆索单元时，应计入垂度的非线性影响。 在结构分析时, 任何微小的应变都可能会引起索单元较大的内力和位移，大变形的发生改变了单元的形状, 最终导致了单元刚度的改变，但这种特性是有利于结构受力的，因为发生的几何大变位可使结构自动调整内力分布, 从而改善结构的受力状态。提高结构的承载能力。同时, 结构的面外刚度可能受到结构中面内应力状态的严重影响。