既有大跨径铆接钢桁架桥梁合理计算模式研究

摘要

目前在铆接钢桁架桥梁的结构的计算中，一般采用以下假定:
　　(1)节点均是铰接的;
　　(2)杆件轴线平直相交于节点中心;
　　(3)荷载作用线通过桁架的节点。对于平面桁架还要求所有杆件轴线及荷载作用线在同一平面内。满足以上假定的结构，其杆件的只受轴力的作用，杆件轴力方向上的应力被成为正应力。然而在实际的结构中，这些假定不可能完全成立。桁架的节点连接无论在用何种连接形式，都难以实现理想的铰接，杆件的端部即节点的连接处，不可避免的对节点的转动产生约束，这就使得杆件产生了次应力。实际上在杆件中，除了轴力以外，还有次生的弯矩和剪力。由此产生的应力成为次应力，这次次应力使得节点处在半刚性状态，即节点处在理想铰接和理想的刚性节点之间。
　　论文搜集总结了国内外关于次应力及半刚性节点连接的参考文献和研究成果，结合重庆嘉陵江牛角沱大桥静载实验，分析铆接钢桁架桥梁采用理想铰接和刚接两种计算模式下对应杆件的应力，结合理论和实验数据，比较那种计算模式对于大跨径铆接钢桁架桥梁的计算是合理的。
　　论文主要进行了一下几点研究工作:
　　①分析了国内外对于次应力的研究现状，和发展动态。
　　②对比分析了在计算钢桁架桥梁时对于次应力影响的处理的方法，以及次应力的影响因素。
　　③建立仅节点连接形式不同的两种有限元计算模型，计算相应杆件的应力，分析两种计算模式下应力的变化趋势和差异。
　　④为了得到合理的计算模式，即采用铰接刚接两种计算模式那种更合理，进行了荷载实验，得到相应杆件的应变结果。
　　⑤根据理论和实际测试结果，对比在不同情况下杆件的次应力的变化情况和规律性。分析对于铆接钢桁架桥梁整体采用刚接和铰接计算时，采用那种计算方法比较合理。
　　本文采用理论与实验相结合的研究方法对大跨径铆接钢桁架桥梁的合理计算模式进行研究，主要依托重庆牛角沱嘉陵江大桥荷载实验、铰接和刚接模型进行研究。并在相关计算结果和分析的基础上得到上弦杆、下弦杆、斜杆的1/4跨采用铰接的计算模式与桥梁的实际受力情况比较接近，竖杆和斜杆中垮1/2截面处的杆件采用刚接的计算模式与桥梁的实际受力情况更为接近的结论。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究问题的提出

1．2 钢桁架桥的国内外研究现状及发展动态

1．2．1 国外研究现状及发展动态

1．2．2 国内研究现状及发展动态

1．3 国内外研究现状对比

1．4 主要内容

第二章 钢桁架桥梁半刚性节点理论

2．1 钢桁架梁桥结构特征

2．1．1 桁架结构的组成

2．1．2 桁架结构类型

2．2 钢桁架桥节点连接形式

2．2．1 节点分类

2．2．2 节点构造形式

2．2．3 半刚性连接特性

2．3 半刚性节点计算理论

2．3．1 半刚性节点研究方法

2．3．2 梁柱节点连接的初始刚度

2．3．3 简化的M-θ模型

2．4 影响钢桁架桥梁节点次应力的因素

2．4．1 模型的选取

2．4．2 节点刚性次应力的影响因素

2．5 本章小结

第三章 铆接钢桁架桥梁有限元模拟

3．1 工程背景

3．2 计算杆件和断面位置

3．3 编号原则

3．4 单元选取

3．5 参数的取值

3．6 全桥节点铰接有限元模拟

3．6．1 铰接计算模型建立

3．6．2 最大轴力工况应力计算结果

3．7 全桥节点刚接有限元模拟

3．7．1 刚接计算模型建立

3．7．2 最大轴力工况应力计算结果

3．8 结果对比

3．9 本章小结

第四章 铆接钢桁架桥梁静载实验

4．1 静载实验的测试内容

4．2 检测方法和检测仪器

4．2．1 检测方法

4．2．2 主要检测仪器

4．3 实验用加载车

4．3．1 加载车参数

4．3．2 加载用车量的确定

4．4 杆件测点布置

4．5 静载实验工况

4．5．1 加载工况

4．5．2 加载工况及荷载效率

4．5．3 车辆横桥向布置示意图

4．6 实桥应变测试结果

4．7 本章小结

5．1 引言

5．2 上弦杆理论计算与实测值对比

5．3 下弦杆理论计算与实测值对比

5．4 斜杆理论计算与实测值对比

5．4 竖杆理论计算与实测值对比

5．6 本章小结

第六章 结论及展望

6．1 结论

6．2 有待进一步解决的问题

致谢

参考文献

在学期间发表的论文和取得的学术成果