钢桁架桥的结构设计与分析

钢制重力式无阀过滤器桁架桥的结构设计与分析
1、概述
  钢桁架桥以其跨越能力强、施工速度快、承载能力强、耐久性好普遍应用于铁路桥梁。长期以来,由于钢材价格高,材料养护费用高,钢桁架桥梁在公路领域应用较少。近年来,随着我国炼钢水平的提高,国产的钢材品质已经完全能满足结构安全的需要,同时随着钢结构防腐技术的提高,钢结构桥梁越来越多的在公路工程领域得到应用。
  相比较我国当前100m左右中等跨径常用的桥型如连续梁、系杆拱、矮塔斜拉桥等结构,钢桁架桥梁虽然建筑成本高,但刨去成本控制的因素,钢桁架桥具有以下的几点优越性:1.建筑高度低,由于钢桁架结构主桁主要由拉杆和压杆构成,对杆件界面的抗弯刚度要求不大,因此钢桁架的建筑高度由横梁控制,在桥梁宽度不是非常大时可极大的降低桥梁建筑高度,尤其适用于对桥梁建筑高度有严格限制的桥梁;2.施工周期短,速度快。钢桁架施工可在工厂制作杆件,运到现场拼装成桥,可采用顶推和支架拼装等方法,这使它在很多工期较紧的工程(如重要道路的桥梁改建)和跨越重要道路的跨线桥上成为桥型首选之一;3.随着钢结构防腐技术的提高,钢桁架桥的耐久性大为提高,同时钢材作为延性材料,结构安全性较混
凝土桥梁高。正因为钢桁架桥梁的这几方面的优点,桁架桥梁成为特定条件下的经济而合理的桥型选择。
 2、结构设计
  公路桥位于江苏省境内,正交跨越京杭大运河,河口宽95m,通航净空要求90x7m,桥梁主跨采用97m,由于桥梁中心至桥头平交处距离仅140余米,若采用其他结构纵坡将达到5%以上,经综合考虑,主桥采用97m下承式钢桁架结构。
  2.1主桁磁悬浮鼠标
  主桁采用带竖杆的华伦式三角形腹杆体系,节间长度5.35m,主桁高度8m,高跨比为1/12.04。两片主桁中心距为8.6m,宽跨比为1/11.2,桥面宽度为8m。
钢水温度
 
  图1主桁一般构造图
  主桁上下弦杆均采用箱形截面,截面宽度500mm,高度均为540mm,板厚20~24mm,工厂焊接,在工地通过高强度螺栓在节点内拼接。除端斜杆采用箱形截面以增加面内外刚度外,其余腹杆均采用焊接H形截面,截面宽度500mm,高度均为400mm,最大板厚24mm。
  2.2桥面系
  桥面系为联合梁,由下面的钢梁和上面的桥面板结合而成,其钢梁部分仍采用纵横梁体系。本设计横梁高870mm,为工字形截面,与主桁在节点上通过高强螺栓连接;纵梁高420mm,也采用工字形截面,上翼缘与横梁上翼缘的底面齐平,在纵梁腹板上设一对角钢与横梁腹板相连,横向每2m设置一道;桥面板采用钢筋混凝土结构,板厚15cm,与纵、横梁相交处带肋,板厚增至20cm,通过剪力钉与横梁、纵梁相连。
  2.3上、下平纵联
  上、下平面纵向联结系均采用交叉式,与弦杆在节点处相连,以抵抗横向风力及弦杆变形
产生的内力。在桁梁两端斜杆所在的斜平面设置桥门架,上弦节点每个节点均设一道横向联结系。
电力线适配器  2.4节点构造
  杆件以16mm厚节点板连接,连接采用M24高强锚栓,设计预紧力为240kN。
  2.5技术指标
  工程用钢量为600kg/㎡。
 3、结构计算浮动轴承
  主桥计算采用空间有限元程序midasCivil2010进行分析,主桁、横梁、上下平纵联采用桁架单元,桥面板采用厚板单元模拟。全桥共划分单元6624个,其中桁架单元3712个,板单元2912个。桥面铺装、防撞护栏等二期恒载采用平面荷载施加在桥面板上,移动荷载采用车道面加于桥面板上,全桥模型如下:
 
  图2全桥计算模型牙签机
  3.1结构静力计算
  结构按如下工况进行计算,分别是工况一:自重+二期恒载;工况二:自重+二期恒载+整体升温+日照温差+汽车荷载;工况三:自重+二期恒载+整体降温+日照温差+汽车荷载。根据对结构进行计算分析,承载能力状态上弦杆压应力为170.7MPa,下弦杆最大拉应力为86.2MPa,均小于Q345钢设计容许应力,满足钢结构设计规范要求,其中上弦杆应力控制设计。
  使用状态下横梁跨中承受正弯矩引起的弯曲应力,横梁与下弦杆节点处承受固端弯矩引起的二次应力,根据计算结果横梁上下缘应力均满足规范要求,其中横梁上缘因节点固端弯矩产生的最大压应力为120Mpa,控制设计。

本文发布于:2024-09-23 07:23:29,感谢您对本站的认可!

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