论文总字数：32830字

摘 要

随着钢铁产能的提高和钢结构桥梁建设技术的进步，我国已经具备推广钢结构桥梁的物质基础和技术条件。当前，钢铁产能过剩、钢材价格下降，是推进钢结构桥梁建设、提升公路桥梁建设品质的良好契机。现阶段的公路钢桁架桥设计主要参考的是铁路钢桁架桥，由此带来的一些问题亟待解决。

本课题依托某简支钢桁架桥，使用桥梁有限元程序Midas/Civil 2017进行全桥建模，针对公路荷载特有的偏载情况进行分析，对偏载下上平联和横联的静力响应进行研究，经过对不同设计方案的分析和比选，比选出此钢桁梁桥的平纵联构造的优化方案即K型上平纵联构造，并对其进行强度验算、稳定验算、疲劳验算和刚度验算，验算结果表明该设计方案能够满足现行桥梁设计规范的要求。

关键词：钢桁架桥，有限元，上平纵联，验算

Abstract

With the improvement of steel production capacity and the progress of steel bridge construction technology, China has already possessed the material basis and technical conditions for the promotion of steel structural bridges. At present, the overcapacity of steel and the decrease in steel prices are good opportunities for advancing the construction of bridges with steel structures and improving the quality of roads and bridges. At present, the design of highway steel truss bridges mainly refers to railway steel truss bridges, and some problems arising therefrom need to be solved urgently.

This project relied on a simple-supported steel truss bridge, using the bridge finite element program Midas/Civil 2017 for full-bridge modeling, analyzing the partial load conditions specific to the road load, and applying vertical and horizontal linkages to the partial load under static loading. After analyzing and comparing the non-designed projects, the optimal plan for the flat-and-longitudinal structure of the new canal steel truss girder bridge is selected, and the K-type vertical linkage structure is selected, then check it’s strength, stability, fatigue performance and stiffness. The calculation and verification results show that the design scheme can meet the requirements of the current bridge design specifications.

KEY WORDS: Steel Truss Bridge, Finite Element, Vertical linkage, Checking

目 录

摘要 I

Abstract II

目 录 i

第一章 绪论 1

1.1 选题背景 1

1.2 钢桁梁桥特点 1

1.3 钢桁梁桥发展趋势和特点 2

1.4 本文主要内容 3

第二章 工程介绍 5

2.1 工程概述 5

2.2 结构体系 6

2.2.1 主桁 6

2.2.2 桥面系 6

2.2.3 上下平联 7

2.2.4 主要材料 7

2.3 主要技术标准 8

第三章 全桥建模 10

3.1 计算模型 10

3.2 设计荷载 10

3.2.1 恒载 10

3.2.2 活载 12

3.2.3 风荷载 13

3.3 施工阶段 14

第四章 分析优化 15

4.1 有无桥面板模型对比 15

4.2 原模型分析 16

4.3 方案比选 17

4.3.1 方案说明 17

4.3.2 方案分析 19

4.4 结论 27

第五章 结构验算 29

5.1 计算模型 29

5.2 荷载组合 29

5.2.1 作用基本组合 29

5.2.2 作用频遇组合 30

5.2.3 作用准永久组合 30

5.3 构件截面几何特性 30

5.4 截面验算 33

5.4.1 轴心受拉构件 34

5.4.2 轴心受压构件 35

5.5 疲劳验算 37

5.5.1 疲劳荷载计算模型Ⅰ 37

5.5.2 疲劳荷载计算模型Ⅲ 41

5.6 结构变形 44

5.6.1 竖向挠度 44

5.6.2 预拱度 45

5.7 桥面板配筋 45

5.7.1 弯矩设计值 45

5.7.2 配筋计算 45

5.7.3 剪力连接件验算 47

第六章 结论与展望 48

6.1 结论 48

6.2 展望 48

致 谢 49

参考文献 50

绪论

选题背景

2016年7月，交通运输部发表文件《交通运输部关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见》^[1]。文件指出：推进钢结构桥梁建设，促进公路建设转型升级、提质增效。这对钢桁架桥梁的优化设计提出了更高的要求，能提升我国钢结构桥梁的设计水平，促进我国公路设计建设的转型升级，提质增效。

钢桁架桥梁主要应用于铁路桥梁，公铁两用桥梁中，近几年开始广泛的应用于公路桥梁和城市桥梁中。现阶段的公路钢桁架桥设计主要参考的是铁路钢桁架桥，由此带来的一些问题亟待解决。例如：铁路钢桁架桥相较于公路钢桁架桥有活载大的特点，由此带来的偏载效应较大，因此铁路钢桁架桥需要强大的纵向联结系和横向联结系来保证多片主桁能在偏载作用下具有较强的联合作用，共同承受作用效应，相对而言，公路钢桁架桥对于联结系的要求并不像铁路钢桁架桥那么高。基于这一事实，本课题依托某实际工程，对公路荷载作用下上平联和横联的静力响应进行研究，在对比分析的基础上进行公路钢桁梁桥的平纵联构造优化分析，并为类似工程的设计计算提供参考。

钢桁梁桥特点

钢桁梁桥是符合一定规则的钢板梁桥的一种结构形式，具有一定的规律性。钢桁梁桥的结构整体上是梁的应力模式，即主要承受弯矩和剪力的结构。

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