大跨度铁路连续钢桁梁桥整体和局部受力特性分析

《大跨度铁路连续钢桁梁桥整体和局部受力特性分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、大跨度铁路连续钢桁梁桥整体和局部受力特性分析1绪论1.1本文研究的目的意义新铁路德龙烟线的DliY桥是一座下承式变商度六跨连续铁路钢析梁桥，其跨径布罝为120+4x180+120m0桥面系为密布横梁正交异性钢桥面板体系。尽管近尔来正交界性整体钢桥面系在铁路桥梁中应用的越来越多，然而，在其受力状态和改善桥面系局部受力的措施方而均缺少较为系统的研究。本文将结合DLY桥的设计，采用整体分析和局部分析相结合的方法，对大跨度铁路连续钢析梁桥的全桥受力性能、正交异性板纵、横梁连接处的局部应力等方而进行研究，提出

2、改善措施，为该桥的设计服务。研宄成果也可为今后该类桥梁设计提供参考和借鉴。1.2DLY桥工程简介DLY桥足新建铁路德龙烟线德州至大家桂段中的一应下承式变高度六跨连续铁路钢析梁桥。该桥设计为通行双线铁路I级干线，线问距为5.0m,设计荷载为中-活载，列车通行设计速度为200km/li。总体布置图如附图A-1主析支点横断面图如图1-1。对于高速铁路桥梁，其桥面结构必须具有足够的竖向、横向和扭转刚度，同时还应具备一定的质量和阻尼，才能满足高速铁路的行车安全性好、舒适度和噪声低的要求。过去在我国普通铁路线上

3、的钢桥都是明桥面，枕木搁置在纵梁上，纵梁放在横梁上，这些明桥面己不能够满足客运专线和高速铁路的要求。然而，正交异性整体钢桥面具有自重轻、整体性好、极限承载能力大、行车舒适性好的特点，相比于普通铁路钢纵、横梁明桥面结构，较易于满足高速铁路桥梁的行车要求。随着空间有限元软件的发展、桥梁结构分析计算方法的提高、钢材煌接工艺的改进以及高强度钢材的普及，正交异性钢桥面板的设计技术和施工工艺得到了巨大的提升。因此，正交异性整体钢桥面板结构得到了迅猛的应用和发展。目前，高速铁路的兴起又进一步促进了正交异形整体钢桥

4、面板的发展。正交异性钢桥面板也因其自身优点而成为各国大中跨度钢桥采用的主要桥面结构形式。在正交异形板的应用上，国外起步相对比较早。西德建成了世界上第一座真正意义上应用正交异形板的Kurpfalz钢桥，跨度布置为56+75+56m。国外将正交异性钢桥面板在大跨度桥梁上应用的也较早，于20世纪60年代就己经建成几座，如分别在1964年和1966年完成的PortMann(曼港）（图1-3)桥和Severn(塞文)桥（图1-4)。我国在正交异形板应用方面起步相对较晚，然而发展非常迅猛国内一些比较有代表性的正

5、交异性钢桥面板铁路桥梁如表1-2.2有限元计算方法2.1引言DLY桥采用正交异性整体钢桥面系与钢析梁相结合的板-析组合结构。板-桁组合结构的桥面系与主析下弦杆连接成一个整体，共同受力，导致该结构的受力状态分析相当复杂。本章研究了板-桁组合结构整体分析的三种空间有限元计算方法，考虑计算工作量、计算效率和计算精度，选用空间板梁法(SpacePlate-Beammodel)建立全桥空间有限元模型，进行整体分析；研究了考虑构造细节的局部分析方法；确定了有限元分析结果的评价内容和方法。空间板梁单元法简称SPB

6、法（SpacePlate-BeamMethod),是指所有杆件都采用空间梁单元模拟，包括主析各杆件和桥面系纵、横梁，纵、横助，而桥面板采用板壳元。目前，这种有限元计算方法应用较多，也相对比较有效。桥面系中，纵助和横助采用空间梁单元模拟，桥面板通过与纵、横梁（助）采用共用一个节点的方法建立板单元，在下弦杆节点位置处桥面板与下弦杆用刚性联结，形成板壳元、梁单元混合的有限元分析方法。这种方法的能较好的反映空间复杂杆系结构真实受力状况，计算结果准确，但由于计算单元比空间杆系结构法要多，计算效率也就相应降低。

7、2.2整体空间有限元计算方法目前，全桥空间有限元计算方法主要分为空间杆系结构法(SpaceFrameModel)、空间板梁单元法(SpacePlate-BeamModel)和全空间板壳单元法(SpacePlate-shellModel)。空间杆系结构法(SpaceFrameModel)是能够将实际复杂的空间杆系结构桥梁简化成简单的空间杆系结构来建立模型的有限元方法，其中，用空间梁单元来模拟主桁及桥面系构件，而桥面板通过计算的等效宽度等效到下弦杆和各个桥面系构件。利用简化的杆系有限元模型计算得到的位移

8、，能够准确的反应出桥梁原结构的实际变形。对于非桥面系杆件，如弦杆、斜杆、竖杆和平联等杆件可直接利用其内力和截面特性来计算应力。但是，对于桥面系构件，由于钢桥面板的剪力滞后效应的影响，实际杆系结构的钢桥面板的应力分布状况与简化模型计算得到的应力分布会有所差异。要解决这种差异，可以通过计算实际杆系结构桥面系钢桥面板的有效宽度的方法，来求得原结构桥面系杆件的最大应力。这种计算方法相对简便，也考虑了桥梁结构实际的空间效应，但是如何准确合理计算得到钢桥面板的有效宽度，成为了该计