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平行弦钢桁架桥半刚性连接次应力及其数值分析

作　者: 姜蕊
导　师: 陈耕野
学　校: 东北大学
专　业: 结构工程
关键词: 钢桁架半刚性次应力有限元空间模型
分类号: TU391
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

在钢结构建筑中,桁架结构是一种比较普通的结构形式。桁架可能用来作为拉杆、压杆、受弯构件、受扭构件。当用作受弯构件时,称桥式桁架。桁架结构的特点是受力合理,计算简单,施工方便,适应性强,对支座没有横向力。一般当桥梁跨度大于40m时,采用钢桁架结构比较经济。简支钢桁梁桥是一种最常用的铁路桥梁结构。本文采用的研究方法是,在总结分析前人的研究成果上,有针对性地对某一桁架结构进行次应力的问题理论研究和结构计算。桁架的受力情况比较复杂,为了简化计算,在计算中必须忽略次要影响因素,反应主要受力特性,对实际桁架采用理想桁架模型,也就是以下假定：(1)桁架的结点都是铰接点；(2)各杆的轴线都是直线,且通过铰的中心；(3)荷载和支座反力都作用在结点上。完全符合上述假定的桁架,其杆件只受轴向力作用,由杆件的轴向力引起的应力称为正应力。但在实际结构中,一般采用节点板,并通过高强螺栓把杆件连接起来。这样,节点实际上也就变成了刚性连接,受弯时杆件将引起端弯矩,产生二次应力。此外,杆件的重心线不交于一点,就会因偏心而产生偏心弯矩。如果能够在设计、制造阶段给予注意的话,这种由于偏心引起的二次应力是可以消除的。故本文在计算中,忽略了钢桁架各杆件在节点处的偏心。本文利用MIDAS软件分别建立某一下承式平行弦桁架桥梁的平面及空间模型,分为节点铰接形式和节点刚接形式,并通过释放梁端约束的方式通过刚接模型建立了半刚性连接的有限元模型。得到半刚性连接下杆件应力的理论计算值,并与实际检测得应力值进行对比分析。节点实际的连接构造存在刚性,这与理论上计算假定模型为铰接不符,这种构造上的差异使杆件的应力值产生了较大的差别。根据计算结果得到上弦杆、腹杆中次应力很小,设计中可以忽略不计,即节点可以按照铰接处理。下弦杆按铰接处理则明显偏小,须计入次应力的影响,经过逐步的释放梁端约束并分析得出,在25%的固接释放比例情况下弦杆件的应力与实际检测所得应力吻合较好,在设计中可将计算中上弦杆件的梁端约束释放至25%。在动力作用的计算中进一步验证了这一结果是吻合的。

平行弦钢桁架桥半刚性连接次应力及其数值分析

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