钢桁梁公铁两用桥公路钢横梁受力性能研究

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1、国内图书分类号：U443.32+3密级：公开国际图书分类号：西南交通大学研究生学位论文钢桁梁公铁两用桥公路钢横梁受力性能研究年级二○一五级姓名吕宜宾申请学位级别工学硕士专业桥梁与隧道工程指导老师唐继舜教授二〇一八年四月ClassifiedIndex：U443.32+3U.D.C：SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisSTRUCTURALBEHAVIOROFTHEROADDIAPHRAGMOFCONTINUOUSTRUSSOFRAIL-CUM-ROADBRIDGEGrade：2015Can

2、didate：LvYibinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：BridgeandTunnelEngineeringSupervisor：Prof.TangJishunApril,2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要钢桁梁公铁两用桥具有自重轻、刚度高、承载能力强、充分利用自然资源、节约费用、具有较强的跨越能力等优点而得到广泛应用。但在我国很多公铁两用桥是在建国后修建的，设计和建造初期相关技术尚不成熟，也没有专门适用于公铁两用桥的规范。随着经济建设快速发展

3、，大桥交通量迅猛增长、重车数量陡然增加，既有公铁两用桥出现诸多问题亟待解决。本文主要研究了钢桁梁公铁两用桥公路桥钢横梁的构造特征及受力性能，并得出钢横梁加劲肋下端裂纹产生的原因。论文主要介绍了钢桁梁公铁两用桥的国内外发展状况、发展趋势以及计算方法的发展，并以某五跨连续钢桁梁公铁两用桥为工程背景，运用有限元软件Midas/Civil建立全桥梁单元模型，对桥梁整体结构进行仿真分析。为了研究公路钢横梁的局部受力性能，在全桥分析的基础上，采用通用有限元软件ANSYS建立公路正桥桥面系及其附属结构的局部有限元模型，并将全桥模型中的内力和位移作为边界

4、条件，施加到局部有限元模型上，详细分析了钢横梁在各主要工况下的受力性能。论文首先计算了在恒载、车辆最不利荷载、荷载组合及超载作用下，钢横梁、钢纵梁及其附属结构的位移、应力情况以及钢横梁上翼缘处垫块的支反力情况。计算分析表明:在恒载作用下，横梁翼缘两侧的位移和垫块支反力是等效的，基本不产生扭转变形。在端横梁最不利布载作用下，端横梁翼缘两侧的竖向位移差和纵向位移差较大，端横梁垫块支反力存在严重的偏载效应，使钢横梁向有车辆荷载作用侧扭转，在钢横梁腹板加劲肋处形成应力集中点，在反复荷载作用下，导致疲劳开裂；而中横梁偏载效应不明显，不会产生较大的扭

5、转变形。然后，论文分析了在荷载组合作用和超载作用下，端横梁和中横梁的应力情况，计算结果表明在正常运营情况下，端横梁应力集中程度严重；超载作用使应力集中区域峰值增大，加速疲劳裂纹的出现。选取端横梁左右各10m纵向梁端，建立局部有限元模型进行疲劳分析，根据易损点的时间-应力循环曲线得出钢横梁裂纹病害是由疲劳引起的。最后，根据计算结果和病害原因提出改造方案，并通过应力和疲劳状况分析讨论了改造方案的合理性。论文的研究成果对同类桥梁的设计与施工有一定的指导意义。关键词：钢桁梁公铁两用桥；钢横梁；加劲肋；偏载效应；应力集中；疲劳西南交通大学硕士研究生

6、学位论文第II页AbstractThesteeltrussgirderofrail-cum-roadbridgehasmanyadvantages,suchaslightweight,highstiffness,strongbearingcapacity,fulluseofnaturalresources,savingmoneyandstrongspanability.Inourcountry,manyoftherail-cum-roadbridgesarebuiltafterthefoundingofthepeople'sRepubli

7、cofChina.Therelatedtechnologiesintheearlystageofthedesignandconstructionarenotyetmature,andthereisnospecificcodefortherail-cum-roadbridge.Withtherapiddevelopmentofeconomicconstruction,thetrafficvolumeofthebridgeisincreasingrapidlyandthenumberofheavyvehiclesisincreasingabr

8、uptly.Therearemanyproblemstobesolvedurgently.Inthispaper,thestructuralcharacteristicsandthestres