连续钢桁系杆拱桥的静力及稳定性分析

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连续钢桁系杆拱桥外形优美线形流畅,且构件主要承受轴向力,能较为充分地发挥材料的性能,本文基于安徽某在建连续钢桁系杆拱桥,研究其静力性能和稳定性,主要工作及成果如下:
  (1)根据施工设计图,利用 ANSYS 建立得到了该连续钢桁系杆拱桥的空间梁单元全桥有限元模型,分析得到了桥梁在恒载、移动荷载、风荷载以及温度荷载作用下的受力特性,并验算了构件应力,结果表明连续钢桁系杆拱桥的主要受力构件以受轴向力为主,且构件应力在容许值范围内。
  (2)根据静力分析结果,选取杆件应力最大,构件交汇最为复杂的 M7 整体节点,建立了其板壳单元有限元模型,并根据整体模型中的杆件内力对此节点模型施加荷载,计算结果表明大部分构件应力水平低于 150MPa,整体节点板上存在应力集中的区域,但最大应力未超过钢材屈服强度。改进设计后,应力集中的现象得以缓解。
  (3)分析了在线弹性条件下,该连续钢桁系杆拱桥的成桥稳定性以及施工阶段承压吊杆的稳定性,并讨论了矢跨比、移动荷载布置形式以及风撑布置数量对该桥线弹性稳定性的影响。
  (4)在考虑几何非线性以及材料非线性的条件下,分析了该桥的第二类稳定问题,得到了桥梁成桥状态的极限承载力和施工阶段的极限承载力,并讨论了杆件网格划分、初始几何缺陷、矢跨比、移动荷载布置形式以及风撑布置数量等参数对该连续钢桁系杆拱桥极限承载力的影响。
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