高速铁路大跨度钢箱叠拱桥结构分析

论文摘要

双层叠拱是近年发展起来的一种新型结构。与常规系杆拱相比,造型更加优美,且富有动感。目前双层叠拱的研究主要集中在法国。我国对该类结构的研究相对较少,只有一些小跨钢管混凝土叠拱的报道。哈大客运专线新开河桥中采用大跨钢箱双层叠拱桥,其结构新颖、造型美观、技术含量高。该方案在哈大线上实施,将为跨公路、铁路、河流等立交设计提供一种新的设计思路,有效推动桥梁专业的技术创新,提高大型桥梁的综合设计水平。本文的主要研究目的是将大跨钢箱双层叠拱结构应用于我国铁路桥梁工程实践当中,解决其中的关键技术问题。本文的主要研究工作如下：首先,基于国内外的设计经验,进行钢整体桥面结构方案比选。此外,对道碴槽板桥面结构,混凝土整体桥面结构和钢整体桥面结构分别进行了评析以及优缺点的对比,综合比较了高速铁路钢桥桥面结构。其次,采用MIDAS分别建立哈大客运专线新开河钢箱双层叠拱桥的空间梁单元模型和实体板单元模型。采用梁单元模型结构,对系梁、纵梁、横梁、下吊杆、上吊杆、拱肋间钢板、拱肋间横撑分别进行结构的内力及应力计算。分析结果表明结构整体及各个部件满足受力要求。此外,采用实体板单元模型进行拱脚强度局部分析,以及现浇混凝土桥面板检算。最后,进行剪力连接件的设计和验算。计算结果表明新开河桥横梁栓钉均满足静承载力和疲劳的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 新开河特大桥
• 1.3 本文主要研究内容
• 第二章 桥面方案比选
• 2.1 混凝土道碴板桥面结构
• 2.2 混凝土板整体桥面结构
• 2.3 钢整体桥面结构
• 2.4 高速铁路钢桥桥面结构方案的综合比较
• 2.4.1 道碴槽板桥面结构
• 2.4.2 混凝土整体桥面结构
• 2.4.3 钢整体桥面结构
• 2.5 本章小结
• 第三章 有限元计算方法及计算参数
• 3.1 材料特性
• 3.2 空间模型建立
• 3.2.1 空间实体梁单元模型建立
• 3.2.2 空间实体板单元模型建立
• 3.3 荷载
• 3.3.1 主力
• 3.3.2 附加力
• 3.3.3 特殊荷载
• 3.3.4 荷载组合
• 3.4 本章小结
• 第四章 梁单元与板单元模型结构计算结果及分析
• 4.1 结构刚度检算
• 4.2 疲劳计算
• 4.3 结构的内力及应力
• 4.4 系梁的内力及应力分布
• 4.5 纵梁的内力及应力分布
• 4.6 横梁的内力及应力分布
• 4.7 下吊杆的内力及应力
• 4.8 上吊杆的内力及应力
• 4.9 拱肋间钢板内力及应力
• 4.10 拱肋间横撑内力及应力
• 4.11 拱脚强度局部分析
• 4.12 现浇混凝土桥面板检算分析
• 4.13 本章小结
• 第五章 剪力连接件设计检算
• 5.1 栓钉的单钉承载力设计值和疲劳承载力
• 5.2 栓钉的检算方法
• 5.3 新开河桥纵梁栓钉的检算
• 5.3.1 纵梁栓钉的检算方法
• 5.3.2 纵梁栓钉第一系统作用受力计算
• 5.3.3 纵梁栓钉第二系统作用受力计算
• 5.3.4 纵梁栓钉静承载力检算
• 5.3.5 纵梁栓钉疲劳承载力检算
• 5.4 新开河桥横梁栓钉的检算
• 5.4.1 横梁栓钉的检算方法
• 5.4.2 横梁栓钉第二系统作用受力计算
• 5.4.3 横梁栓钉静承载力检算
• 5.4.4 横梁栓钉疲劳承载力检算
• 5.5 本章小结
• 结论与建议
• 结论
• 建议
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文
• 致谢