淺論140m下承式鋼箱系桿疊拱橋受力特性分析

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1、中南大學(xué)碩士學(xué)位論文140m下承式鋼箱系桿疊拱橋受力特性分析姓名：歐陽旭申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：結(jié)構(gòu)工程指導(dǎo)教師：葉梅新20100401摘要下承式鋼箱系桿拱橋具有跨越能力大，建筑高度小，美觀經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，在已建高速鐵路的國家都得到了應(yīng)用，國內(nèi)目前建成的高速鐵路鋼系桿拱橋數(shù)量仍然不多。哈大鐵路客運(yùn)專線在建的新開河大橋?yàn)?40m下承式鋼箱系桿疊拱橋，上、下拱肋結(jié)構(gòu)都采用雙肋平行等截面鋼箱；系梁則采用等寬變高度鋼箱截面；橋面系采用混凝土板與鋼縱、橫梁全結(jié)合體系，該橋?yàn)楣罂瓦\(yùn)專線的重點(diǎn)工程。本文采用有限單元法

2、對新開河大橋全橋受力特性進(jìn)行了較全面系統(tǒng)的分析。主要完成了以下工作：1．用大型有限元分析計算軟件ANSYS和MIDAS分別建立該橋的空間有限元模型，對橋梁的強(qiáng)度、剛度進(jìn)行計算分析。在荷載組合作用下，系梁、外縱梁和內(nèi)縱梁的豎向撓度最大分別為lO．1、lO．5和10．6cm，撓跨比約1／1400；吊桿受力相對較大，最大應(yīng)力227．9MPa，而其余部位應(yīng)力都不超過150Mpa。結(jié)果表明：該橋受力合理，剛度和強(qiáng)度均滿足要求。2．對成橋狀態(tài)進(jìn)行線性穩(wěn)定性分析。計算時，橋梁整體穩(wěn)定性分析采用MIDAS模型，局部穩(wěn)

3、定性分析采用,ⅢSYS模型。結(jié)果表明：成橋狀態(tài)下，橋梁穩(wěn)定系數(shù)較大，整體穩(wěn)定系數(shù)都在lO．0以上，局部穩(wěn)定系數(shù)都在8．08以上。3．研究了混凝土橋面板所提供的抗力對橋梁在各種荷載作用下的變形和受力狀態(tài)的影響。結(jié)果表明：當(dāng)不考慮橋面混凝土板抗力時，恒載+最不利雙線ZK活載+搖擺力的主力組合作用下，與考慮橋面混凝土板抗力時相比，橋梁豎向位移只有略微增大；橫梁應(yīng)力增幅最大達(dá)30％，最大應(yīng)力96．4Mpa，其它部分應(yīng)力增幅均小于5％。4．研究了輔助橫梁對橋梁在各種荷載作用下的變形和受力狀態(tài)的影響。結(jié)果表明：不

4、設(shè)輔助橫梁時，恒載和最不利雙線ZK活載共同作用下，只有第一節(jié)間橋面系應(yīng)力增大較明顯，其中混凝土板應(yīng)力增加最多1Mpa，縱橫梁應(yīng)力增加最多15MPa，其應(yīng)力仍在容許范圍之內(nèi)。其它區(qū)域應(yīng)力情況和橋梁剛度基本不變。本文的研究成果為新開河大橋的設(shè)計提供了參考，其基本思想和方法也可供其他下承式系桿拱橋的設(shè)計、受力特性研究參考。關(guān)鍵詞：下承式系桿拱橋，有限元，受力特性，穩(wěn)定性AbstractThetied—archbridgewithsteelboxhastheadvantagesofalargespanning

5、capacity,lowconstructionheight，andthebeautifulappearance．Ithasbeenwidelyusedincountrieswhichhavealreadybuilthigh．speedrailway．Butsuchbridgesarestillrareinthehigh—speedrailwaylineinChina．TheXinkaiheBridge，whichisonconstructioninHa-Dapassengerline，isa140m

6、spanthroughtied—archstackwithsteelbox．Theupperandlowerarchesaremadeofparallelsteelboxwiththesamesectionoftwo．ribs；thetiedbeamiSmadeofconstantwidth．variableheightsteelboxsection；ThedeckiSacombinationofverticalandhorizontalsteelbeamandconcreteslab．Thisbri

7、dgeisakeyprojectintheconstructionofHa—Dapassengerline．Inthispaper,mechanicalcharacteristicsofXinkaiheBridgeweresystematiclyanalyzedwithfiniteelementmethod．Thefollowingworkswerecompleted：1．FiniteelementmodelsofthisbridgewereestablishedbothbvpackageANSYSa

8、ndMIDAS．Thenthestiffnessandstrengthofthebridgeareanalyzed．Underthecombinedactionofvariablyloads．thedisplacementofthetiedbeam，girder1，andgirder2is10．1cm，10．5cm，and10．6cm；Thestressesofhangersarealittlebigger,whichreach227．9MPa．thes