铁路钢箱结合简支梁的计算研究

论文摘要

钢混结合梁具有刚度大、噪声小、建筑高度小、自重轻、施工周期短等特点,常用于跨越铁路、公路等要求控制梁高、减轻自重、快速施工的工点。我国于上世纪五十年代开始使用结合梁,由于我国早期的结合梁的优点和弱点都很明显,所以,结合梁在我国继初期的辉煌之后使用却又不多。近十年来,随着客运专线、高速铁路大规模的建设,我国对钢—混凝土结合梁桥的应用给予了高度重视,进行了较为系统的试验研究,已建成和正在设计、建造中的钢—混凝土结合梁桥较多,因此,对钢混结合梁进行研究是非常必要和有工程实用价值的。首先介绍了钢混结合梁的定义和国内外的研究现状,简单介绍了钢箱结合梁设计计算中存在的问题和计算重点。然后结合工程实际,利用大型通用有限元分析软件ANSYS对32m和40m铁路钢箱结合简支梁进行了详细的空间有限元分析,采用空间8节点实体单元Solid45来模拟混凝土桥面板,采用板单元SHELL181来模拟钢梁板件,钢主梁与混凝土桥面板通过自由度耦合,按完全固结处理。进行了施工阶段计算、运营阶段静力计算和动力特性计算,计算结果表明各项指标均符合规范要求。通过对比采用梁单元和板壳、块体单元建模的结果,表明采用梁单元全截面建模分析在初步设计中是可行的,和采用板壳、块体单元分析的误差在可以接受的范围之内。建议中活载作用下跨中竖向挠跨比限值为1/900,ZK活载作用下跨中竖向挠跨比限值为1/1500,UIC活载作用下跨中竖向挠跨比限值为1/2000。通过论文的分析结果,得出了一些有价值的规律,提出了一些有益的建议,为今后类似结构的设计、施工及桥梁监控提供了一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 钢-混凝土结合梁的定义
• 1.1.2 钢板（箱）梁—混凝土结合梁桥
• 1.2 结合梁的发展概况
• 1.3 钢箱结合梁计算研究现状
• 1.3.1 传剪器设计
• 1.3.2 圆柱头栓钉承载力计算
• 1.3.3 动力特性计算
• 1.4 研究内容和研究目的
• 第2章 基本原则及技术参数
• 2.1 荷载
• 2.1.1 恒载
• 2.1.2 活载
• 2.1.3 附加力
• 2.1.4 特殊荷载
• 2.1.5 荷载组合
• 2.2 主要指标
• 2.2.1 应力指标
• 2.2.2 梁体变形限值
• 2.2.3 动力性能指标
• 2.3 结构说明
• 第3章 施工阶段计算
• 3.1 32m结合梁施工阶段计算
• 3.1.1 施工阶段的划分
• 3.1.2 计算程序
• 3.1.3 计算模型
• 3.1.4 施工阶段计算结果
• 3.1.5 小结
• 3.2 40m结合梁施工阶段计算
• 3.2.1 施工阶段的划分
• 3.2.2 计算程序
• 3.2.3 计算模型
• 3.2.4 施工阶段计算结果
• 3.2.5 小结
• 第4章 运营阶段静力计算
• 4.1 32m结合梁运营阶段静力计算
• 4.1.1 计算程序
• 4.1.2 计算模型
• 4.1.3 计算工况
• 4.1.4 钢主梁计算结果
• 4.1.5 混凝土桥面板计算结果
• 4.1.6 传剪器计算结果
• 4.1.7 横向倾覆稳定性
• 4.1.8 梁体位移
• 4.1.9 小结
• 4.2 40m结合梁运营阶段静力计算
• 4.2.1 计算程序
• 4.2.2 计算模型
• 4.2.3 计算工况
• 4.2.4 钢主梁计算结果
• 4.2.5 混凝土桥面板计算结果
• 4.2.6 传剪器计算结果
• 4.2.7 横向倾覆稳定性
• 4.2.8 梁体位移
• 4.2.9 小结
• 第5章 动力特性计算
• 5.1 动力性能指标
• 5.2 32m结合梁
• 5.3 40m结合梁
• 第6章 采用不同单元类型建模的计算结果分析
• 6.1 位移
• 6.1.1 梁单元模型的竖向位移
• 6.1.2 荷载作用下位移对比
• 6.2 自振特性对比
• 6.3 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果