呂 梁,鐘漢清,辜友平,2,謝海清,趙 雷

(1.西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院,成都 610031； 2.四川省交通運(yùn)輸廳交通勘察設(shè)計(jì)研究院,成都 610017； 3.中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司,成都 610031)

引言

主拱圈作為拱橋中最重要的承重構(gòu)件，因其主要受壓的力學(xué)特征，其穩(wěn)定性問(wèn)題一直占據(jù)突出地位。勁性骨架拱圈是利用型鋼或鋼管作為骨架，然后在其基礎(chǔ)上搭設(shè)模板分段分層澆筑混凝土而形成[1]。構(gòu)件施工過(guò)程復(fù)雜、且在外荷載作用下，結(jié)構(gòu)變形呈高度非線性特征，按照傳統(tǒng)的線彈性穩(wěn)定計(jì)算方法將大大高估其承載能力，對(duì)工程實(shí)踐的指導(dǎo)意義已微乎其微[2]。因此在考慮幾何和材料非線性影響的前提下，進(jìn)行主拱圈非線性穩(wěn)定性暨極限承載能力評(píng)估，對(duì)保障拱橋施工與運(yùn)營(yíng)階段的安全性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

近年來(lái)，本領(lǐng)域相關(guān)學(xué)者對(duì)大跨度拱橋的穩(wěn)定性問(wèn)題進(jìn)行了細(xì)致的研究。王艷等[3]對(duì)某中承式鋼管混凝土桁架拱橋的空間彈性穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。黃云等[4]對(duì)某大跨度鋼管混凝土系桿拱橋施工和運(yùn)營(yíng)階段一些典型工況下的結(jié)構(gòu)空間穩(wěn)定性進(jìn)行了探討。季日臣等[5]建立了某鐵路鋼管混凝土系桿拱橋有限元模型，給出了該橋在特定的荷載工況下的穩(wěn)定系數(shù)及失穩(wěn)模態(tài)。劉愛(ài)榮等[6-7]采用Ritz法推導(dǎo)了斜靠式拱橋的側(cè)傾失穩(wěn)臨界荷載系數(shù)及臨界荷載的計(jì)算公式，并通過(guò)有限元法驗(yàn)證了計(jì)算公式的正確性。彭桂瀚等[8]對(duì)某蝴蝶型拱橋的彈性穩(wěn)定性進(jìn)行了參數(shù)敏感性分析，參數(shù)涉及荷載作用、矢跨比、主拱傾角、拱肋連桿位置及構(gòu)件剛度等。馬明等[9-10]以石棉大渡河拱橋?yàn)楣こ瘫尘埃⒖臻g有限元模型探討了該橋的兩類(lèi)穩(wěn)定問(wèn)題，并對(duì)其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)參數(shù)敏感性分析。上述研究中有的僅針對(duì)結(jié)構(gòu)線彈性穩(wěn)定問(wèn)題進(jìn)行討論；有的僅選取了施工過(guò)程某些典型工況進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，無(wú)法準(zhǔn)確了解結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性隨施工全過(guò)程的變化規(guī)律。因此對(duì)于大跨度勁性骨架鋼筋混凝土拱橋，有必要詳細(xì)討論主拱圈在施工全過(guò)程中的非線性穩(wěn)定性能。

以滬昆高鐵沿線重點(diǎn)控制性工程北盤(pán)江特大橋?yàn)楣こ瘫尘?，運(yùn)用LSB軟件建立主拱圈有限元模型，同時(shí)考慮幾何與材料非線性的影響，基于荷載增量法研究主拱圈施工全過(guò)程的非線性穩(wěn)定性，評(píng)估其極限承載能力，以期為今后類(lèi)似橋型的穩(wěn)定性評(píng)估提供參考。

1 工程概況

北盤(pán)江拱橋?yàn)闇ジ哞F沿線重點(diǎn)控制性工程，橋型采用主跨445 m的上承式勁性骨架鋼筋混凝土拱橋。主拱圈立面軸線為懸鏈線，矢高100 m，矢跨比0.225，拱軸系數(shù)1.6。拱圈采用鋼管混凝土勁性骨架單箱三室等高度變寬度箱型截面，截面高9 m，拱腳截面寬28 m，從兩側(cè)拱腳至拱頂水平方向各65 m范圍內(nèi)截面寬度漸變?yōu)?8 m，其余節(jié)段截面寬度均保持在18 m。截面寬度通過(guò)左右對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)邊箱室的寬度變化來(lái)實(shí)現(xiàn)，中箱為9.8 m等寬度。從拱頂至拱腳，邊箱頂板厚度均從65～90 cm同步變化，邊箱底板厚度均從85～110 cm同步變化，邊腹板厚度從50～65 cm變化，中腹板為50 cm等厚度；中箱頂板和底板均為60 cm等厚度。主拱圈上下弦共8根鋼管骨架均采用Q370鋼材，鋼管外徑均為750 mm，壁厚24 mm，鋼管內(nèi)灌注C80高強(qiáng)混凝土，骨架外包C60高強(qiáng)混凝土，弦桿之間的聯(lián)系桿件均采用Q345級(jí)等邊角鋼。拱圈截面示意如圖1所示。

圖1 拱圈截面示意(單位：cm)

2 非線性穩(wěn)定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

在實(shí)際工程中，通常采用非線性穩(wěn)定系數(shù)K評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，將其定義為結(jié)構(gòu)極限承載力與某工況下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)荷載的比值。

對(duì)于大跨度鐵路拱橋的結(jié)構(gòu)整體非線性穩(wěn)定系數(shù)，國(guó)內(nèi)現(xiàn)行鐵路橋規(guī)中并無(wú)明確規(guī)定，而JTG/T D65-06—2015《公路鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)規(guī)范》[11]中規(guī)定計(jì)入非線性影響的主拱圈非線性穩(wěn)定安全系數(shù)不應(yīng)小于1.75；與此同時(shí)參考本課題組對(duì)國(guó)內(nèi)若干座已建大跨度拱橋或斜拉橋非線性穩(wěn)定性能的評(píng)估經(jīng)驗(yàn)[12-19]，并經(jīng)過(guò)綜合考慮，將南盤(pán)江特大橋的結(jié)構(gòu)整體靜力非線性穩(wěn)定系數(shù)安全臨界值設(shè)置為2.0，即當(dāng)非線性穩(wěn)定系數(shù)不小于2.0時(shí)，認(rèn)為結(jié)構(gòu)整體靜力穩(wěn)定性能夠保障；當(dāng)非線性穩(wěn)定系數(shù)小于2.0時(shí)，則認(rèn)為結(jié)構(gòu)整體靜力穩(wěn)定性不足，將提出改進(jìn)措施和加強(qiáng)方案。

3 有限元數(shù)值模擬

3.1 模型建立

主拱圈空間有限元模型采用西南交通大學(xué)橋梁工程系自行研發(fā)的“大跨度結(jié)構(gòu)和橋梁非線性穩(wěn)定分析程序LSB”建立，該程序于1993年10月通過(guò)技術(shù)鑒定，并經(jīng)過(guò)重慶萬(wàn)縣長(zhǎng)江大橋模型試驗(yàn)驗(yàn)證[13-15]。該程序基于荷載增量法，將一個(gè)總體表現(xiàn)為非線性的過(guò)程近似等效為若干個(gè)小的線性過(guò)程的迭加，在每個(gè)荷載增量步對(duì)應(yīng)的線性過(guò)程中計(jì)入該過(guò)程開(kāi)始時(shí)的全部軸向力影響和應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，這種等效線性化的處理方式能夠較好逼近原來(lái)的非線性過(guò)程。目前該軟件已成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)多座大跨度拱橋與斜拉橋施工階段及成橋運(yùn)營(yíng)狀態(tài)的非線性穩(wěn)定分析[12-19]。

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)谥鞴叭Ω鳂?gòu)件連接處設(shè)置節(jié)點(diǎn)，模型中除考慮了主拱圈本身的各組成部分如上下弦鋼管、聯(lián)系桿件、鋼管內(nèi)及外包混凝土等，還考慮了勁性骨架架設(shè)、澆筑外包混凝土等施工過(guò)程中采用的扣索(包括骨架索、臨時(shí)索及外包索)。上下弦鋼管、聯(lián)系桿件及鋼管內(nèi)混凝土均采用空間梁?jiǎn)卧M，其中鋼管與鋼管內(nèi)混凝土按照組合截面處理，各自賦予相應(yīng)的材料屬性與本構(gòu)關(guān)系，偏于安全地不考慮鋼管對(duì)內(nèi)部混凝土的套箍效應(yīng)；外包混凝土采用平面殼單元模擬，平面殼單元通過(guò)與梁?jiǎn)卧灿霉?jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)勁性骨架與外包混凝土的共同受力；骨架索、臨時(shí)索及外包索均采用空間索單元模擬，模型在拱腳處將節(jié)點(diǎn)固結(jié)。限于篇幅，在此僅給出主拱圈最終形成階段的有限元模型，如圖2所示，該模型共計(jì)空間梁?jiǎn)卧?372個(gè)，平面殼單元1 629個(gè)。

圖2 主拱圈形成有限元模型

3.2 雙重非線性

幾何非線性主要指結(jié)構(gòu)的大變形效應(yīng)，有限元程序?qū)⒃诮Y(jié)構(gòu)變形后的位置建立平衡方程進(jìn)行求解，在程序中開(kāi)啟大變形設(shè)置即可。

材料非線性通過(guò)設(shè)置鋼材和混凝土的非線性本構(gòu)關(guān)系實(shí)現(xiàn)：Q370鋼管和Q345聯(lián)系桿均采用理想彈塑性本構(gòu)模型，鋼管內(nèi)C80和骨架外包C60混凝土均采用分段線性化折線本構(gòu)模型，如圖3所示：其中第1段直線斜率表示混凝土初始彈性模量；第2段直線斜率減小表示混凝土內(nèi)部開(kāi)裂導(dǎo)致其整體剛度降低，其斜率值可通過(guò)直線端點(diǎn)坐標(biāo)求得；第3段水平直線表示混凝土已達(dá)到極限抗壓強(qiáng)度。圖3中具體參數(shù)取值如下。

對(duì)于鋼管內(nèi)C80混凝土：σ0=50.2 MPa，σc=0.4σ0=20.1 MPa，Ec=38.0 GPa，E0=20.5 GPa，εc=0.000 53，ε0=0.002，εu=0.003 3。

對(duì)于外包C60混凝土：σ0=40.0 MPa，σc=0.4σ0=16.0 MPa，Ec=36.5 GPa，E0=15.4 GPa，εc=0.000 44，ε0=0.002，εu=0.003 3。

圖3 混凝土本構(gòu)模型

施工過(guò)程中采用的鋼絞線扣索在破壞時(shí)其延伸率比軟鋼小得多，可近似按脆性破壞考慮。實(shí)際工程中扣索拉力不可能完全均勻分配于各根鋼絞線，因此其實(shí)際破斷應(yīng)力總是稍低于材料極限抗拉強(qiáng)度1 860 MPa，故將材料極限抗拉強(qiáng)度乘以折減系數(shù)0.95作為實(shí)際破斷應(yīng)力值，即1 767 MPa。在計(jì)算過(guò)程中當(dāng)某根扣索應(yīng)力超過(guò)其實(shí)際破斷應(yīng)力時(shí)，應(yīng)先將其從結(jié)構(gòu)中拆除，不再作為受力構(gòu)件，再對(duì)剩余結(jié)構(gòu)繼續(xù)加載，直至結(jié)構(gòu)整體達(dá)到其極限承載力。

3.3 荷載組成

施工全過(guò)程主拱圈承受的主要荷載包括自重、施工荷載、橫向風(fēng)荷載。自重通過(guò)賦予模型中各單元的材料密度來(lái)實(shí)現(xiàn)；施工荷載主要包括尚未達(dá)到其設(shè)計(jì)強(qiáng)度的混凝土濕重、模板及施工機(jī)具的重力，其中混凝土濕重按26.5 kN/m3作用于勁性骨架上下弦鋼管上，模板與施工機(jī)具的重力按每節(jié)段澆筑混凝土濕重的20%考慮；橫向風(fēng)荷載按照TB10002.1—2005《鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》[20]中第4.4.1條文中的公式進(jìn)行計(jì)算，荷載取值與橋位區(qū)的基本風(fēng)壓、風(fēng)載體形系數(shù)、風(fēng)壓高度變化系數(shù)、地形地理?xiàng)l件系數(shù)等因素有關(guān)，本工程中荷載取值為1.32 kN/m2。

在計(jì)算時(shí)，除橫向風(fēng)荷載僅加載至1.0倍荷載值(作用為對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生初始橫向擾動(dòng))，自重與施工荷載均按照同一比例進(jìn)行增量加載。當(dāng)主拱圈達(dá)到其承載能力極限狀態(tài)時(shí)，求得的非線性穩(wěn)定系數(shù)即為除橫向風(fēng)荷載外其余荷載的累計(jì)加載倍數(shù)。

3.4 施工過(guò)程與計(jì)算工況

北盤(pán)江特大橋主拱圈施工全過(guò)程及工況劃分如表1所示，施工全過(guò)程共劃分為66個(gè)計(jì)算工況。

表1 主拱圈施工全過(guò)程及工況劃分

結(jié)合表1，對(duì)各工況作如下具體說(shuō)明。

工況1～工況22為鋼管骨架拼裝：骨架共對(duì)稱(chēng)分為20組共40個(gè)吊裝節(jié)段，即半邊結(jié)構(gòu)從拱腳至拱頂依次記為1～20號(hào)節(jié)段，在拱頂20號(hào)節(jié)段之間還設(shè)置1拱頂合龍段。其中工況1～工況20為對(duì)稱(chēng)拼裝各吊裝節(jié)段，其中每個(gè)奇數(shù)編號(hào)節(jié)段各安裝并張拉1對(duì)臨時(shí)索，每個(gè)偶數(shù)編號(hào)節(jié)段各安裝并張拉2對(duì)骨架索(整個(gè)主拱圈共計(jì)40根臨時(shí)索，80根骨架索)，每對(duì)臨時(shí)索在下一相鄰偶數(shù)吊裝節(jié)段施工完畢后拆除；工況21為拼裝拱頂合龍段，鋼管拱架合龍；工況22為拆除全部骨架索。

工況23～工況26為對(duì)稱(chēng)灌注鋼管內(nèi)混凝土：根據(jù)灌注順序，各工況灌注部位依次為下弦外側(cè)鋼管、下弦內(nèi)側(cè)鋼管、上弦外側(cè)鋼管、上弦內(nèi)側(cè)鋼管。

工況27～工況66為澆筑外包混凝土：其中工況27～工況34為澆筑整個(gè)主拱圈邊箱底板外包混凝土，工況35～工況44為澆筑拱腳全斷面外包混凝土(水平投影長(zhǎng)度45 m)，工況45～工況66為分環(huán)澆筑主拱圈全斷面以外外包混凝土。

工況27～工況34中，工況27為澆筑拱腳實(shí)心段混凝土，其水平投影長(zhǎng)度為5 m，而后沿縱向?qū)⒄麄€(gè)主拱圈分為對(duì)稱(chēng)的6個(gè)工作面(半邊結(jié)構(gòu)為3個(gè)工作面)，工作面一、三、四、六均各劃分為6段，工作面二和五各劃分為7段。每次同時(shí)對(duì)稱(chēng)澆筑6個(gè)工作面的相同編號(hào)節(jié)段，故工況28～工況33為分6次對(duì)稱(chēng)澆筑6個(gè)工作面中的6個(gè)節(jié)段，34為澆筑工作面二和工作面五的第7個(gè)節(jié)段。

工況35～工況44中，沿縱向?qū)⑦@一區(qū)域劃分為5段，每次澆筑相應(yīng)節(jié)段的腹板和頂板，分5次澆筑完成。每段腹板與頂板澆筑完成后，安裝并張拉外包索(每組外包索沿橫橋向均布置4根，其中在第1段腹板和頂板澆筑完畢后安裝并張拉1組外包索，在第2～5段腹板和頂板澆筑完成后，各安裝并張拉2組外包索)，外包索共分5次全部安裝并張拉完畢，故該工序共計(jì)10個(gè)工況。

工況45～工況66中，采取橫向分環(huán)、縱向劃分工作面的方式逐步澆筑。由于之前的工序中整個(gè)主拱圈的邊箱底板外包混凝土已經(jīng)澆筑完成，故在此沿橫向?qū)⑼獍炷练譃?環(huán)澆筑，依次為腹板→邊箱頂板→中箱底板→中箱頂板，縱向除拱腳實(shí)體段外，其余節(jié)段每環(huán)沿縱向均劃分為關(guān)于跨中對(duì)稱(chēng)的6個(gè)工作面，每個(gè)工作面再劃分為5個(gè)節(jié)段。每次同時(shí)對(duì)稱(chēng)澆筑6個(gè)工作面的其中一段，故每環(huán)均分為5次澆筑完成。

需要特別說(shuō)明的是，從工況23開(kāi)始，每個(gè)工況新澆筑的混凝土在本階段按濕重考慮，在之后一個(gè)工況按設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%考慮，在之后兩個(gè)工況按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)強(qiáng)度考慮，以此類(lèi)推。

4 非線性穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果與分析

4.1 鋼管骨架拼裝階段

通過(guò)LSB軟件計(jì)算得到鋼管骨架拼裝階段(工況1～工況22)主拱圈非線性穩(wěn)定系數(shù)K，如表2所示。

表2 鋼管骨架拼裝階段主拱圈非線性穩(wěn)定系數(shù)

由表2可知：整個(gè)鋼管骨架拼裝階段非線性穩(wěn)定系數(shù)K值為3.4～35.1。其中拼裝1號(hào)吊裝節(jié)段時(shí)K值達(dá)到最大值35.1；隨著懸臂長(zhǎng)度不斷增大，K值整體呈急劇下降趨勢(shì)，8號(hào)吊裝節(jié)段拼裝完畢K值已下降至5.1，相比工況1下降了85%；繼續(xù)拼裝后續(xù)吊裝節(jié)段時(shí)，K值下降幅度顯著減小，20號(hào)吊裝節(jié)段拼裝完畢時(shí)，K值下降至整個(gè)鋼管骨架拼裝階段的最小值3.4，這是因?yàn)槠鋺冶坶L(zhǎng)度達(dá)到了最大值，是這一施工過(guò)程中主拱圈非線性穩(wěn)定性能相對(duì)最弱的階段；拱圈合龍后K值回升至4.5，拆除全部骨架索后，相當(dāng)于去掉了鋼管骨架的彈性支承，非線性穩(wěn)定系數(shù)又小幅下降至4.1。整個(gè)鋼管骨架拼裝階段主拱圈非線性穩(wěn)定系數(shù)K值均大于安全臨界值2.0，非線性穩(wěn)定性能滿足要求。

4.2 灌注鋼管內(nèi)混凝土階段

通過(guò)LSB軟件計(jì)算得到灌注鋼管內(nèi)混凝土階段(工況23～工況26)主拱圈非線性穩(wěn)定系數(shù)K，如表3所示。

表3 灌注鋼管內(nèi)混凝土階段主拱圈非線性穩(wěn)定系數(shù)

由表3可知：整個(gè)灌注鋼管內(nèi)混凝土階段非線性穩(wěn)定系數(shù)K值為2.6～3.4。在灌注下弦外側(cè)鋼管內(nèi)混凝土工況，混凝土自身作為濕重尚未形成強(qiáng)度，增大結(jié)構(gòu)自重的同時(shí)自身卻無(wú)法參與結(jié)構(gòu)受力，導(dǎo)致K值由前一階段的3.0下降至2.6；后續(xù)階段隨著鋼管內(nèi)混凝土逐漸達(dá)到其設(shè)計(jì)強(qiáng)度并共同參與結(jié)構(gòu)受力，K值顯著回升后保持相對(duì)穩(wěn)定。這些充分說(shuō)明了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)由于兩種材料合理搭配并共同參與受力，混凝土的側(cè)向約束防止鋼管在壓彎作用下發(fā)生局部失穩(wěn)，鋼管對(duì)混凝土的套箍效應(yīng)使其處于三向受力狀態(tài)，提高了其極限抗壓強(qiáng)度，主拱圈的極限承載力得到顯著提升。

4.3 澆筑外包混凝土階段

通過(guò)LSB軟件計(jì)算得到澆筑外包混凝土階段(工況27～工況66)主拱圈非線性穩(wěn)定系數(shù)K，如表4所示。

表4 澆筑外包混凝土階段主拱圈非線性穩(wěn)定系數(shù)

由表4可知：整個(gè)澆筑外包混凝土階段非線性穩(wěn)定系數(shù)K值為2.1～4.4。其中澆筑整個(gè)主拱圈邊箱底板外包混凝土工序(工況27～工況34)K值為2.5～3.7，其中3.7對(duì)應(yīng)于澆筑拱腳實(shí)心段混凝土工況，2.5對(duì)應(yīng)于澆筑邊箱底板6個(gè)工作面的第5和第6段，該工序K值呈波動(dòng)型緩慢下降；澆筑拱腳全斷面外包混凝土工序(工況35～工況44)K值相對(duì)較大，為3.0～4.4，安裝并張拉外包索的工況因結(jié)構(gòu)支承作用加強(qiáng)，K值均大于前一澆筑腹板與頂板混凝土的工況，4.4對(duì)應(yīng)于安裝并張拉最后2組外包索的工況，也是澆筑外包混凝土階段K值最大的工況；澆筑全斷面以外腹板外包混凝土工序(工況45～工況49)K值為2.1～2.9，呈單調(diào)下降變化趨勢(shì)，其中2.1對(duì)應(yīng)于澆筑全斷面以外腹板外包混凝土6個(gè)工作面的第5段，也是主拱圈施工全過(guò)程K值最小的工況，已十分接近安全臨界值2.0，應(yīng)視為施工全過(guò)程主拱圈非線性穩(wěn)定性的最不利控制工況；澆筑全斷面以外邊箱頂板外包混凝土工序(工況50～工況55)K值為3.0～3.9，呈波動(dòng)型緩慢下降趨勢(shì)；澆筑全斷面以外中箱底板外包混凝土工序(工況56～工況60)K值為3.3～4.1，呈單調(diào)緩慢下降趨勢(shì)；澆筑全斷面以外中箱頂板外包混凝土工序(工況61～工況65)K值為3.7～4.0，呈波動(dòng)型緩慢下降趨勢(shì)；主拱圈合龍(工況66)且外包混凝土均達(dá)到其設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，結(jié)構(gòu)剛度達(dá)到最大，K值回升至4.2。

4.4 橫向風(fēng)荷載的影響效應(yīng)

僅加載至1倍的橫向風(fēng)荷載，作用在于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生橫向初始位移，增加其幾何非線性效應(yīng)。為了進(jìn)一步探討其對(duì)結(jié)構(gòu)非線性穩(wěn)定性能的影響，選取部分典型工況，不再施加橫向風(fēng)荷載，仍將結(jié)構(gòu)自重與施工荷載按比例加載，考察其非線性穩(wěn)定系數(shù)的變化，記為K1，并與對(duì)應(yīng)工況的K值進(jìn)行對(duì)比。橫向風(fēng)荷載對(duì)于典型工況下主拱圈非線性穩(wěn)定系數(shù)的影響如表5所示。

表5 典型工況下橫向風(fēng)荷載對(duì)主拱圈非線性

由表5可知：忽略橫向風(fēng)荷載后，部分工況下結(jié)構(gòu)非線性穩(wěn)定系數(shù)保持不變；而其余工況結(jié)構(gòu)非線性穩(wěn)定系數(shù)僅有0.1～0.2的增長(zhǎng)，提升幅度很小，說(shuō)明該系數(shù)等橫向風(fēng)荷載的作用并不敏感。事實(shí)上，這與其他大跨度橋梁[12，16]橫向風(fēng)荷載對(duì)于結(jié)構(gòu)非線性穩(wěn)定性能的影響效應(yīng)的研究結(jié)論是一致的。

4.5 非線性穩(wěn)定性能綜合評(píng)價(jià)

綜上所述，滬昆高鐵北盤(pán)江特大橋主拱圈施工全過(guò)程的非線性穩(wěn)定系數(shù)K值為2.1～35.1，均大于安全臨界值2.0，主拱圈非線性穩(wěn)定性能良好。施工過(guò)程中尤其應(yīng)注意最不利控制工況的施工控制，如盡可能減少不必要的臨時(shí)荷載，密切監(jiān)測(cè)各受力構(gòu)件的力學(xué)行為，注意加載的對(duì)稱(chēng)性和均勻性，確保結(jié)構(gòu)施工安全。

5 結(jié)論

(1)鋼管骨架拼裝階段主拱圈非線性穩(wěn)定系數(shù)K值為3.4～35.1。1號(hào)吊裝節(jié)段完畢時(shí)K值達(dá)到最大值35.1；20號(hào)吊裝節(jié)段拼裝完畢時(shí)K值下降至3.4，鋼管骨架合龍時(shí)K值回升為4.5；拆除全部骨架索后，K值又下降至4.1。

(2)灌注鋼管內(nèi)混凝土階段主拱圈非線性穩(wěn)定系數(shù)K值為2.6～3.4，在灌注下弦外側(cè)鋼管內(nèi)混凝土工況，混凝土自身作為濕重尚未形成強(qiáng)度，K值為2.6；后續(xù)階段隨著鋼管內(nèi)混凝土逐漸達(dá)到其設(shè)計(jì)強(qiáng)度，K值顯著回升并保持相對(duì)穩(wěn)定。

(3)澆筑外包混凝土階段非線性穩(wěn)定系數(shù)K值為

2.1～4.4，其中2.1對(duì)應(yīng)于澆筑全斷面以外腹板外包混凝土6個(gè)工作面的第5段，同時(shí)也是施工全過(guò)程主拱圈非線性穩(wěn)定系數(shù)的最小值，應(yīng)將其視為主拱圈非線性穩(wěn)定性的最不利控制工況。

(4)主拱圈非線性穩(wěn)定系數(shù)對(duì)橫向風(fēng)荷載的作用并不敏感。

(5)主拱圈施工全過(guò)程非線性穩(wěn)定系數(shù)K值均大于安全臨界值2.0，主拱圈非線性穩(wěn)定性能良好。