摘 要

本论文以某120 82m下承式连续变高度钢桁梁桥建设项目为工程背景，采用有限元软件进行建模计算，对变高度主桁架的多种布置方案进行计算分析，从桥梁的支座反力大小、桁架杆件的截面内里、杆件截面应力、结构的刚度、结构的自振频率等几个方面进行比较，选出最优的桁架布置方案作为推荐方案。

论文首先介绍了钢桁梁桥特点、发展历程及前景展望，阐述了论文主要的研究工作；然后说明了主桁架结构形式与结构尺寸，详细介绍了论文的工程背景资料；根据相关规范初步拟定四种不同钢桁梁布置型式，详细描述了四种方案的桁高、节间间距等相关结构尺寸；根据初拟的结构尺寸大致计算出四种方案的用钢量，从经济性和美观性等方面系选出两种桁架布置型式；其次详细描述了桥梁各结构的有限元模拟；利用有限元软件计算了成桥运营阶段在列车活载、恒载等作用下的结构受力，并对两种桥梁结构在静、动力性能进行对比计算与分析，从静、动力对比分析结果、结构用钢量、结构安全性等几个方面进行比较，选出最优主桁架布置方案；最后对推荐方案进行了主桁验算。

关键词：变高度；连续钢桁梁；桁架布置形式；对比分析

ABSTRACT

In this paper, a 120 82m continuous variable height steel truss girder bridge construction project is taken as the engineering background. The finite element software is used to model the calculation. The layout of the main trusses with variable height is calculated and analyzed. The size of the reaction force, the cross section of the truss bar, the stress of the section of the bar, the stiffness of the structure, the natural frequency of the structure and so on. The optimal truss arrangement is selected as the recommended scheme.

The paper first introduces the characteristics, development history and prospect of the steel truss girder bridge, expatiates the main research work of the paper, then explains the structure and structure size of the main truss structure, introduces the engineering background data of the paper, The structure of different types of steel trusses is described in detail, and the structural dimensions of the girder height and internode spacing are described in detail. According to the preliminary structural dimensions, the amount of steel used in the four schemes is calculated, and the economic and aesthetic in this paper, the finite element simulation of the structure of the bridge is described in detail. The finite element software is used to calculate the structural force of the bridge during the operation phase of the train. And the static and dynamic performance of the bridge structure are compared and analyzed. The optimal arrangement of the main truss is selected from the aspects of static and dynamic comparison and analysis results, structural steel quantity and structural safety. Finally, the main truss check.

Key words: variable height；continuous steel truss beam；truss arrangement form；comparison analysis

目 录

第1章 绪论 1

1.1钢桁梁桥的特点 1

1.2钢桥的发展历程 1

1.3 钢桁梁桥桁架发展及研究现状 3

1.4钢桁梁桥的展望 5

1.5论文主要工作 5

1.6小结 5

第2章 钢桁梁桥的总体设计 6

2.1主桁架的形式 6

2.1.1华伦桁架 6

2.1.2柏氏桁架 6

2.1.3 K形桁架 7

2.1.4 双重腹杆形桁架 7

2.2 主桁架的主要尺寸 7

2.2.1 桁架高度 7

2.2.2 节间长度 7

2.2.3倾角 8

2.2.4主桁架中心距 8

2.3论文工程背景资料 8

2.3.1主要技术标准 8

2.3.2设计荷载 8

2.3.3 使用材料 9

2.4小结 9

第3章 初选桥型方案 10

3.1拟定桁架布置型式 10

3.2截面类型与尺寸 11

3.2初步选定桁式 11

3.2.1经济性比较 11

3.2.2美观性及适用性比较 12

3.2.3选定结果 12

3.3小结 12

第4章 钢桁梁桥有限元模型的建立 13

4.1建模概述 13

4.2方案二建模过程 13

4.2.1主桁架有限元模型的建立 14

4.2.2联结系有限元模型的建立 15

4.2.3桥面板、U型肋和横梁有限元模型的建立 15

4.2.4模型作用荷载 16

4.2.5支座沉降 16

4.3方案三建模过程 16

4.3.1主桁架有限元模型的建立 17

4.3.2吊杆有限元模型的建立 18

4.3.3联结系有限元模型的建立 18

4.3.4桥面板、U型肋和横梁有限元模型的建立 19

4.3.5模型作用荷载 19

4.3.6支座沉降 20

4.4小结 20

第5章 钢桁梁桥计算分析对比 21

5.1桥梁支座反力计算分析 21

5.2主桁受力分析 21

5.2.1主桁结构截面内力分析 22

5.2.2主桁结构截面应力分析 25

5.2.3结构刚度的分析 29

5.3结构自振频率分析 31

5.4选定推荐方案 31

5.5小结 32

第6章 推荐方案主桁验算 33

6.1强度验算 33

6.2 稳定性验算 35

6.2.1 整体稳定验算 35

6.2.2 局部稳定验算 37

6.3 小结 39

第7章 结论与建议 40

参考文献 41

致 谢 42

第1章 绪论

1.1钢桁梁桥的特点

钢桁梁桥是以钢桁架作为上部结构，结构整体上主要承受弯矩和剪力的结构。钢桁梁桥的主梁是由位于多个平面内的钢桁架接连形成的，是钢桁梁桥主要受力结构。钢材具有较高的抗拉、抗压及抗剪强度，与其它建筑材料相比，钢桥的跨越能力占有很大的优势。当桥梁跨径较大时，桁式主梁具有刚度大、通透性好、用钢量少、制造运输及拼装方便等特点[^[1]]。但同时钢桁梁桥也存在一定的不足之处，钢桁梁桥结构复杂，在外部荷载和支座沉降等因素的影响下，桁架杆件的内力会发生变化，此外钢桁梁桥造价较高，后期养护费用也较高。

1.2钢桥的发展历程

自新中国成立特别是改革开放以来，我国不断加大对交通基础建设的投资，使得我国桥梁建设取得了显著的成就。通过造桥经验的不断积累和学习国外先进的技术，在桥梁建设方面不断创造新的里程碑。

在国内铁路钢桁梁桥发展历程上出现了五个里程碑，首先第一个里程碑当属武汉长江大桥的建成。武汉长江大桥位于湖北省武汉市蛇山与龟山之间，正桥为公铁两用的双层钢桁梁桥，正桥共长1155.5m，由三联3x128m的连续梁组成。我国首创的"大型管柱钻孔法"施工工艺首次应用于武汉长江大桥，这体现出了我国桥梁建设工作者优秀的创造精神。1957年大桥建成通车，使长江天堑变成了通途，将南方与北方连接起来，极大的促进了国家的经济发展。