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双层四线铁路斜拉桥正交异性钢桥面板受力性能研究
| 论文题名： | 双层四线铁路斜拉桥正交异性钢桥面板受力性能研究 |
| 关键词： | 双层四线铁路斜拉桥;正交异性钢桥面板;受力性能 |
| 摘要： | 进入二十一世纪伴随着国家经济的快速发展和人们对铁路出行频率的快速增长，人们对铁路桥梁建设的需求越来越强烈。正交异性钢桥面板是铁路钢桁梁桥中常用的桥面板形式，因其具有施工方便、刚度大、整体性好、噪声小的特点，被广泛应用于世界各国的大跨度钢桁梁桥中。本文基于国内首座双层四线非对称钢桁梁铁路斜拉桥，研究了双层四线钢桁梁铁路斜拉桥上下层正交异性钢桥面板的受力的规律和异同；研究了主梁体系和桥面体系下正交异性钢桥面板应力的差异。可以为结构的优化和同类型桥梁设计提供参考，亦可以为后期施工过程和实际运营阶段的健康监测提供计算参考。本文的主要研究内容与结论如下： （1）利用Midas/Civil建立全桥有限元模型，对全桥进行了整体分析，分析了全桥在恒载、活载和附加力和主力组合作用下的受力状态。结果表明：恒载作用下，主桁弦杆主要承受轴力和面内弯矩，面外弯矩相对较小。主力+横向附加力（即恒载+基础变位+四线活载+横向摇摆+主力+温度荷载+横向风荷载）为最不利荷载组合，此时下弦杆最大组合应力达到最大值-185MPa，以此确定主梁节段E48E49为最不利节段。 （2）利用Abaqus建立了主梁最不利节段的局部精细化模型。分析了在主梁体系下，上下层桥面系各构件应力分布的规律和异同。结果表明：由于铁路轨道的存在，铁路荷载作用位置相对固定，使得桥面系的疲劳位置相对固定。通过不同加载工况对比分析也说明，在主梁体系下，下桥面为最不利加载位置，其中在四线多轴加载时，下层桥面系桥面板、U肋和纵梁的整体应力比上层桥面系整体应力分别大20.2%、5.7%、18.2%。故在桥梁设计时将大荷载设计在上桥面，能减小桥梁的整体应力值。 （3）分析了桥面体系下，桥梁上下层桥面系各构件的应力状况。结果表明：桥面体系下，桥面系上下层各构件应力大小没有出现明显的分布规律，这与主梁体系下，上层桥面系各个构件整体应力水平大于下层桥面系各个构件整体应力水平不同。通过两种体系下桥面系的应力对比分析发现，双线单侧多轴加载时，桥面体系下桥面板整体应力与主梁体系下桥面板整体应力有最大差值比6.1%；两种体系下上层桥面系节点横梁应力变化最为明显，其中在四线多轴加载时，主梁体系下s-1#横梁整体应力比桥面体系下s-1#横梁整体应力大47.2%；四线多轴加载时，下层U肋整体应力差值比最大，达到16.5%，下层纵梁整体应力差值比最大，达到12.2%。即钢桁梁桥当桥面板参与主桁受力时，即主梁体系下桥面系各构件的应力均小于桥面体系下桥面系各构件的应力，主梁体系有利于桥面系的整体受力。 |
| 作者： | 钟奎 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 刘浪;杜柏松 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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