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摘 要

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 钢桁梁桥概述 1

1.1.1 钢桥的历史 1

1.1.2 一般钢桥的特性 1

1.1.3 钢桁梁桥结构简介及主要特点 2

1.1.4 钢桁梁桥的发展方向与前景 4

1.2 工程简介 4

1.2.1 背景 4

1.2.2 主要设计技术标准 5

1.2.3 相关规范 5

1.2.4 设计要点 5

1.3 本文主要内容 6

第二章 主桁验算 8

2.1 建模介绍 8

2.2 恒载计算 9

2.2.1 恒载加载 9

2.2.2 恒载应力计算及刚接桁架与铰接桁架的比较 11

2.3 活载计算 16

2.4 模型计算结果及相关验算 17

2.4.1 模型计算结果 17

2.4.2 受拉杆件疲劳及刚度验算 17

2.4.3 受压杆件验算 23

第三章 节点板验算 28

3.1 节点板撕裂强度的验算 28

3.2 节点板中心竖直截面的法向应力验算 29

3.3 腹杆与弦杆间节点板水平截面的剪应力验算 31

第四章 桥面板配筋及验算 32

4.1 建模方法 32

4.2 模型介绍 33

4.3 模型计算结果、配筋及验算 35

4.3.1 荷载组合 35

4.3.2 忽略横梁抗扭刚度的桥面板模型计算结果 36

4.3.3 横梁抗扭刚度无穷大的桥面板模型计算结果 36

4.3.4 桥面板配筋设计及承载能力验算 37

4.3.5 验算应力、最大裂缝宽度和变形 39

第五章 横梁验算 46

5.1 建模基本思路 46

5.2 翼板有效宽度 46

5.2.1 中横梁 48

5.2.2 端横梁 48

5.3 建立结构模型 50

5.4 模型加载 51

5.4.1 恒载 51

5.4.2 活载 52

5.5 模型计算 53

5.5.1 定义施工阶段 53

5.5.2 程序计算结果 54

5.5.3 中横梁正应力验算 56

5.5.4 端横梁正应力验算 58

5.5.5 横梁挠度验算 60

5.5.6 横梁疲劳验算 61

5.6 栓钉验算 62

5.6.1 抗剪承载力验算 62

5.6.2 滑移验算 63

第六章 整桥特征值屈曲分析 64

6.1 特征值屈曲分析理论 64

6.2 建立模型 65

6.3 稳定性分析结果 65

第七章 结论与展望 67

7.1 结论 67

7.2 展望 68

致谢 69

参考文献 70

摘要

钢桁梁桥具有构造简单、承载能力高、跨越性强、受力性能好等优点，已在铁路工程中得到广泛应用。虽然城市桥梁中较少选用此类桥型，但在城市道路领域，钢桁梁桥有成桥速度快、外型美观等特殊的优越性。随着重载交通的快速发展，考虑桥面板与钢桁梁作为钢—混凝土组合结构共同工作、合理选择主桁截面及尺寸、进行有限元程序整体计算校核将成为今后钢桁梁桥设计中不可忽视的内容。

本文运用有限元分析软件Midas，针对大连市菜市桥扩建工程，暨55m简支钢桁梁桥的上部结构进行成桥状态的模拟分析，主要分三部分进行：第一是建立钢桁架的空间模型，讨论刚接桁架和铰接桁架的区别，得出各杆件在恒载和活载作用下的应力，并按规范进行验算；第二是将桥面板简化为五跨连续板模型，验算其裂缝宽度、变形、应力及承载能力；第三是将桥梁的承重结构横梁，作为钢-混凝土组合结构共同工作进行建模验算。结果表明，该设计选取的各构件均可以满足设计和施工要求。

关键词：钢桁架桥，桥梁设计，城市桥梁，空间模型

Abstract

Steel truss bridge has been widely used in the railway bridges for its simple structure, high carrying capacity and good mechanical behavior. Although the structure is less used in urban bridges, there are many special advantages to select steel truss bridge in the urban roads. For example, it has graceful outline and can be erected fast. With the fast development of heavy traffic, the following should be indispensable in the design of steel truss bridge in the future: considering the bridge deck and steel truss beams as steel-concrete composite structure, selecting the section and size of main truss reasonably and using finite element analysis to check the global structure.

Based on the finite element analysis software Midas, this thesis calculates the superstructure of the Cai Shi Bridge’s extension engineering, the finished bridge state of the 55m simply-supported steel truss in Dalian. This thesis are mainly divided into three parts to analyze. Firstly, spatial model are used to check the stress of the main trusses under the dead load and live load according to the standards, and the differences between hinged-jointed trusses and rigid- jointed truss are discussed. Secondly, the bridge deck is simplified as the five-span continuous beam and the width of its cracks, deformation, stress and load carrying capacity are checked. Thirdly, cross beam which is the main load-bearing structure is checked as steel-concrete composite structure. The results show that the design of main members meets the design and construction requirements.

KEY WORDS: steel truss bridge, urban bridge, finished bridge state

绪论

钢桁梁桥概述

钢桥的历史

钢桥，即指桥梁上部结构的主要承重部分用钢材制成的桥梁。

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