大跨变高度双层钢桁连续梁桥静力性能研究

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随着交通运输事业的增长,双层桥梁备受青睐,大跨变高度双层钢桁梁桥就是在以往等高双层钢桁梁桥的基础上衍生出的新型结构形式之一,该类桥梁结构的特点为主跨跨度大、承受较大的恒载和活载,目前缺乏工程实践以及国内外学者的系统研究,因此无法精准把握该类新型结构的受力特点和规律。本文结合实际工程背景——道庆洲大桥进行空间有限元仿真分析,尝试揭示该类新型结构形式桥梁的静力性能特点及其与等高双层钢桁梁桥的区别,并对不同设计参数对结构静力性能的影响幅度和规律进行探讨。主要研究工作如下:(1)在阅读大量国内外文献的基础上,阐述了双层钢桁梁桥国内外发展历程及其研究现状;介绍该类新型桥梁结构的关键构造特点,并提出了现有学者研究的不足和需解决的问题。(2)基于通用有限元软件建立变高度双层钢桁梁桥的空间有限元模型,研究桥梁在成桥及运营状况下,恒载、公路活载、轨道交通荷载、温度荷载、荷载组合作用时结构的变形和受力,并总结其受力特性,为大跨变高度双层钢桁梁桥的参数分析奠定基础。(3)基于已建立的有限元基准模型,通过改变结构各参数的方法,依次探讨了结构体系、变高节段下层桥面与主桁结构连接方式、预应力效应、温度变化、变高节段主桁桁高等参数对大跨变高度双层钢桁连续梁桥静力性能的影响规律。主要研究结论如下:(1)大跨变高度双层钢桁梁桥整体受力性能满足规范要求,在变高度节段和变高、等高过渡位置以及跨中合拢段为关键受力区域,尤其是变高度节段下弦杆、与下层桥面系连接的腹杆以及过渡位置腹杆,需重点关注。(2)在设计大跨度双层钢桁连续梁桥时,采用主墩处变高度的结构形式较为合理,与等高双层钢桁梁相比,该类结构整体刚度大,能大幅度的减小主桁杆件的内力和变形,受力性能更好;变高度节段下层桥面与主桁结构采用弹性连接的方式能显著降低变高段腹杆活载和温度荷载下的面内外纵向弯曲。(3)参数分析结果表明,预应力、温度、桁高等参数均为变高度双层钢桁连续梁桥的关键受力参数,对结构静力性能均有不同程度的影响。
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