大斜交角度铁路框架桥结构受力分析

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1、·桥粱·大斜交角度铁路框架桥结构受力分析范军琳(同济大学上海200092)摘要基于平面杆系分析方法和空间有限元分析方法，以单孔框架桥为案例，采用梁单元和板单元分别建立正交、斜交15。、斜交25。、斜交35。、斜交45。、斜交60。的模型，分析计算结果，得出框架桥内力随斜交角度变化的规律，以及空间有限元分析和平面有限元分析下，斜交框架的内力结果的不同之处。并对关于进一步工作的方向进行了简要的讨论。关键词大斜交角度平面有限元受力分析中图分类号U443文献标识码A文章编号1009—4539(2010)10—0019～04StructureStressAnalysisofRailwayFrameBri

2、dgewithaLargeObliqueCrossingAngleFanJunlin(Ton~iUniversity，Shanghai200092，China)AbstractBasedonplanetrussinganalyzingmethodandspacefiniteelementanalyzingmethod，thispapertakessingle—holeanddouble—holeframebridgeasanexample，usingbeamelementandplateelementtosetupo~hogonal，obliquecrossing15degree，obliqu

3、ecrossing25degree，obliquecrossing35degree，obliquecrossing45degreeandobliquecross—ing60degreemodels．Theanalysisofcalculationresuhsmakestheruleofthechangesofframebridgeinternalforcewiththeobliquecrossingdegrees，andthedifferencebetweeninternalforcesofobliquecrossingflamewiththespacefiniteele—mentanalys

4、isandplanefiniteelementanalysis．Afterwards，abriefdiscussioniscarriedoutaboutfurtherwork．Keywordsobliqueangle；spacefiniteelementmethod；stressanalysis差异很大，例如：钝角侧与锐角侧弯矩不同；顶板最1引言大弯矩不在跨中等，故斜交框架桥的计算应考虑斜随着我国交通基础设施的日益发展，全国铁路、交的影响。高速公路相继建成通车，同时，为提高城市的运转效已有的研究成果中框架桥多数是采用平面杆能，城市轨道、城际铁路、市郊铁路也都在规划和建设系进行结构受力分析的，即

5、用传统的结构力学结合当中。因此，多条铁路、公路、城乡道路以及市政道平面杆系有限元方法进行计算，并不符合大斜交角路相互之问的立体交叉不可避免，且密度也随之加度的结构受力特点，与实际工程效果误差较大，无大。而框架桥是实现这种立体交叉的最主要的结构法满足工程需要。目前大跨径大斜交框架桥常出形式之一。框架桥也称为箱形桥或地道桥。现的顶板、边墙开裂就是这个原因。框架桥的计算一般来说比较复杂，目前有一些如何快速简便、准确地对既有框架桥进行结构问题研究还不充分，计算手段还不完备，因此，目前分析，合理配置钢筋，减少甚至避免结构裂缝的产条件下的框架桥的设计一般多按平面变形问题进生是目前急需解决的问题。行计算。在

6、正交情况下，这样计算一般可以满足设计要求，在斜交情况下，结构受力变形与正交情况2框架桥结构分析原理收稿日期：2010—05—17框架桥顶板顶面、边墙外侧面和底板底面都直19·桥梁·接和土体接触，也就是说四面承受土体的压力。所产生的横向弯矩与正交框架桥有较大差异，甚至可以可以把其看作是支撑在半无限弹性体上的空间能出现符号相反。斜交框架桥顶板在支承处应力结构，即通常所说支撑在弹性地基梁上。弹性地基分布很不均匀，钝角角隅处出现的应力可能比正交上的框架结构，在外荷载或其他原因(如温度变化、框架桥大好几倍，顶板钝角区可能会产生很大的弯混凝土收缩等)作用下，结构和地基将一起发生变矩，其数值甚至大大超过跨中

7、弯矩。形，而且框架的底板在受力分析过程中，始终和地4工程案例分析及结论基保持着紧密的基础的变形假定原则。铁路框架桥承受的荷载主要包括恒载和活载本章分别用MIDAS中的梁单元和板单元分别两大类。恒载包括结构自重、混凝土收缩和徐变的建立模型对框架桥进行有限元分析。梁单元采用影响、外边墙两侧土体的土压力、基础沉降的影响；1m长度建立模型，斜交时按斜交跨度和斜交墙厚活载包括框架顶板承受的列车竖向静活载、框