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客运专线下承式密布横梁体系简支钢桁结合梁桥的研究

作　者: 杨斐
导　师: 叶梅新
学　校: 中南大学
专　业: 结构工程
关键词: 下承式钢桁结合梁桥密布横梁体系半结合方案全结合方案桥面系
分类号: U441
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 44次
引　用: 2次
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内容摘要

下承式钢桁结合梁桥具有刚度大、整体性好、建筑高度低、噪声小、动力性能好等优点,在高速铁路上将会有较多的应用。近年来提出的密布横梁体系的下承式结合梁桥能增加桥梁的刚度,改善桥面系的受力状况。本文对客运专线64m、80m、106m三种不同跨度的下承式双线密布横梁体系简支钢桁结合梁桥全结合方案和半结合方案进行有限元分析研究,主要完成了以下工作:1.采用空间有限元方法建立了下承式板桁组合结构的空间模型,对上述三种不同跨度密布横梁体系的半结合方案和全结合方案桥梁在恒载、活载以及组合荷载作用下的受力性能、动力特性进行了分析。结果表明:三种跨度的下承式简支钢桁结合梁桥的强度和刚度均满足要求。2.对半结合方案和全结合方案的受力性能、动力特性进行了对比分析,总结了下承式密布横梁体系简支钢桁结合梁桥两种结合方案各自的受力特性。结果表明:全结合方案的横向刚度明显较半结合方案大;全结合方案相对半结合方案能够降低节点、节间横梁所受的面内和面外弯矩,端部尤为明显。3.考察了温度作用下下承式密布横梁体系简支钢桁结合梁桥的受力性能。结果表明:当主桁温度比混凝土板、横梁高15℃时,半结合方案桥梁的端节间小横梁在端部截面产生了90.0MPa左右的应力;混凝土板在跨中截面的板顶处产生了2.5MPa左右的拉应力。4.对桥面系的第一系统受力特性进行了研究。研究结果表明:桥面系与主桁共同作用的程度全结合方案较半结合方案高,以80m跨度桥梁为例,二期恒载作用下,半结合方案桥面系参与主桁共同作用分担了25～30%的作用力,全结合方案桥面系参与主桁共同作用分担了32～40%的作用力。5.对桥面系的第二系统受力特性进行了研究。研究结果表明:为使下弦杆的弯曲应力不至于过大,节间横梁与节点横梁的竖弯惯性矩之比γ_Ⅰ=Ⅰ_小/Ⅰ_大大不宜大于0.4。6.对同一种桥面方案三种不同跨度桥梁的的受力性能进行了对比分析。结果表明:主桁各杆件所受的轴力随着跨度的增大而增大,因而主桁各杆件的截面从小跨度到大跨度不断增大;节点、节间横梁端部所受的最大面外弯矩随着跨度的增大而增大;桥面系与主桁共同作用的程度三种跨度桥梁相差不大,106m跨度稍小。本文的研究成果可为铁路客运专线下承式密布横梁体系简支钢桁结合梁桥的设计提供参考。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-16
  1.1 下承式钢桁结合梁桥的特点  9-10
  1.2 密布横梁混凝土桥面板体系的构造特点  10-11
  1.3 下承式钢桁结合梁桥国内外研究现状  11-15
  1.4 本文研究的主要内容和目的  15-16
第二章下承式钢桁结合梁桥的有限元模拟方法及主要计算参数  16-20
  2.1 模拟方法  16-17
    2.1.1 单元、钢砼组合作用的模拟  16
    2.1.2 计算方法和约束条件  16-17
  2.2 材料特性  17
  2.3 温度应力计算  17-18
  2.4 荷载工况  18-20
    2.4.1 荷载  18-19
    2.4.2 荷载组合  19-20
第三章 64m下承式密布横梁体系简支钢桁结合梁桥的计算分析  20-47
  3.1 引言  20
  3.2 结构构造  20-22
  3.3 半结合方案全桥在各种荷载作用下的受力分析  22-34
    3.3.1 一恒、二恒和最不利活载作用下的计算分析  22-29
    3.3.2 温度作用下的计算分析  29-34
  3.4 半结合方案全桥在组合荷载作用下的受力分析  34-37
  3.5 全结合方案全桥在各种荷载作用下的受力分析  37-42
    3.5.1 主力作用下的计算分析  37-42
    3.5.2 温度作用下的计算分析  42
  3.6 两种结合方案的动力特性分析  42-43
  3.7 两种结合方案的比较分析  43-45
  3.8 本章小结  45-47
第四章 80m下承式密布横梁体系简支钢桁结合梁桥的计算分析  47-72
  4.1 引言  47
  4.2 结构构造  47-49
  4.3 半结合方案全桥在各种荷载作用下的受力分析  49-60
    4.3.1 一恒、二恒和最不利活载作用下的计算分析  49-55
    4.3.2 温度作用下的计算分析  55-60
  4.4 半结合方案全桥在组合荷载作用下的受力分析  60-63
  4.5 全结合方案全桥在各种荷载作用下的受力分析  63-67
    4.5.1 主力作用下的计算分析  63-67
    4.5.2 温度作用下的计算分析  67
  4.6 两种结合方案的动力特性分析  67-68
  4.7 两种结合方案的比较分析  68-70
  4.8 本章小结  70-72
第五章 106m下承式密布横梁体系简支钢桁结合梁桥的计算分析  72-98
  5.1 引言  72
  5.2 结构构造  72-74
  5.3 半结合方案全桥在各种荷载作用下的受力分析  74-87
    5.3.1 一恒、二恒和最不利活载作用下的计算分析  74-81
    5.3.2 温度作用下的计算分析  81-87
  5.4 半结合方案全桥在组合荷载作用下的受力分析  87-88
  5.5 全结合方案全桥在各种荷载作用下的受力分析  88-93
    5.5.1 主力作用下的计算分析  88-93
    5.5.2 温度作用下的计算分析  93
  5.6 两种方案的动力特性分析  93-94
  5.7 两种结合方案的比较分析  94-96
  5.8 本章小结  96-98
第六章密布横梁体系钢桁结合梁桥的受力特性  98-105
  6.1 引言  98
  6.2 桥面系的第一系统受力特性的研究  98-100
  6.3 桥面系的第二系统受力特性的研究  100-102
  6.4 同一种桥面方案三种跨度的比较分析  102-104
  6.5 本章小结  104-105
第七章结论与展望  105-107
  7.1 结论  105-106
  7.2 展望  106-107
参考文献  107-110
致谢  110-111
攻读硕士学位期间发表的论文及科研情况  111

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