铁路双线板桁组合钢桁梁桥受力性能及构造细节研究

论文摘要

随着我国高速铁路的迅速发展,对高速铁路桥梁在刚度、整体抗震性能,动力性能等方面有更高的要求。正交异性整体钢桥面板与桁架组合体系桥梁具有刚度大、整体性好、动力性能好、噪声小等优点,是高速铁路大跨度钢桥较为合适的结构形式之一。但由于下弦杆、纵梁、横梁的上翼缘是钢桥面板的组成部分,体系受力复杂。使设计、分析计算难度更大。论文以在建的漯河到阜阳新建铁路赵寨颖河铁路双线板桁组合钢桁桥的设计工作为背景,从受力性能及构造细节两个方面进行较深入的探讨,其主要工作如下：(1)对钢桁梁桥的发展历史做了系统的回顾,概括了板桁组合体系的结构形式及力学特点,总结了计算方法的研究现状。(2)在充分研究赵寨颖河双线特大桥具体建桥条件的基础上,对包括下承式钢箱系杆拱桥、预应力混凝土连续梁、板桁组合钢桁梁在内的不同桥式方案从经济、施工、设计等多方面进行对比,最后确定了最优桥式方案。(3)研究板桁组合简支钢桁梁的构造尺寸和主桁杆件截面形状和尺寸的合理选择,采用空间板梁单元法、平面简化计算方法对其整体受力行为进行对比计算分析,并对不同方法的精度、适用范围及计算代价等进行了对比和评价。(4)分析了规范对强度、稳定和疲劳的计算原则和注意事项,编制铁路钢桥杆件检算程序CRBSS,对赵寨颖河特大桥主桁各杆件进行强度、稳定性、疲劳性能及连接的检算。(5)本文详细研究了板桁组合钢桁梁的关键细部结构,采用有限元程序ANSYS,对支座、顶梁局部,正交异性板桥面进行了详细的局部分析；结合分析结果,探讨了大跨度板桁组合体系钢桥面的合理布置形式及其适用范围。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 我国铁路钢桁梁桥的发展
• 1.1.1 概述
• 1.2 铁路钢桁梁桥桥面系现状
• 1.3 现代铁路对钢桥性能的要求
• 1.4 铁路板桁组合结构计算方法的研究现状
• 1.4.1 基于空间分析方法
• 1.4.2 基于平面分析方法
• 1.5 本文的研究内容
• 1.5.1 课题来源
• 1.5.2 本文主要工作
• 1.6 本章小结
• 第2章 赵寨颖河特大桥主桥桥式方案比选
• 2.1 赵寨颖河特大桥工程概况
• 2.1.1 桥梁所在地区气象资料
• 2.1.2 地形地貌
• 2.1.3 地层岩性及地质构造
• 2.1.4 地震动参数
• 2.1.5 水文地质特征
• 2.1.6 不良地质与特殊岩土
• 2.1.7 环境工程地质
• 2.1.8 工程地质条件评价及措施建议
• 2.2 设计依据及技术标准
• 2.2.1 设计依据
• 2.2.2 技术标准
• 2.2.3 设计规范及规定
• 2.3 主桥各方案设计要点
• 2.3.1 各桥型孔跨布置
• 2.3.2 各桥式方案比选
• 2.4 各桥式方案评价
• 2.5 本章小结
• 第3章 板桁组合钢桁梁受力行为计算分析
• 3.1 桥梁空间分析的必要性
• 3.2 桥梁空间分析的现状
• 3.3 赵寨颖河特大桥空间静力行为
• 3.3.1 有限元计算模型简介
• 3.3.2 主桥结构形式和杆件截面尺寸
• 3.3.3 结构主要材料及计算参数
• 3.3.4 主要计算控制指标
• 3.3.5 结构整体内力计算与对比分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 主桁杆件的强度、稳定和疲劳检算
• 4.1 构件强度检算方法
• 4.2 构件稳定检算方法
• 4.2.1 构件的计算长度及长细比
• 4.2.2 整体稳定折减系数
• 4.2.3 局部稳定和整体稳定的相关性
• 4.2.4 稳定检算的基本公式
• 4.3 构件疲劳检算方法
• 4.4 检算程序的实现简介
• 4.5 主桁杆件检算结果
• 4.6 本章小结
• 第5章 赵寨颖河特大桥局部构造细节分析计算
• 5.1 局部分析的必要性
• 5.2 板桁组合钢桁梁支座和顶梁局部分析
• 5.2.1 支座和顶梁概述
• 5.2.2 计算荷载提取
• 5.2.3 局部分析计算结果
• 5.2.4 计算结果汇总
• 5.3 交异性钢桥面的力学行为与合理布置形式
• 5.3.1 概述
• 5.3.2 正交异性板的经典体系划分
• 5.3.3 正交异性板的经典计算理论
• 5.3.4 正交异性钢桥面板的整体计算方法
• 5.4 板桁组合桥梁合理桥面布置形式及适用范围
• 5.5 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目