高速公路跨铁路线钢桁架桥结构优化的模型实验研究

【作者】 王玉山； 李林安； 金波； 佟景伟； 康焯； 王向平； 贾海坤；

【机构】 天津大学力学系； 天津市市政工程设计研究院；

【摘要】 钢桁架桥相对于其它桥型,桥跨能力强,施工速度快,材料用量经济,特别适合大规模工厂化制造。在处理跨越大中跨径的节点时有很强的优势。同时下承式钢桁架桥的结构高度较小,在处理结构净空受很大限制的特殊节点也有很强的竞争性。但桁架结构受力特征、构造和施工工艺比较复杂,使得设计人员在结构设计时必须考虑到成桥后的结构受力和变形状态以及施工全过程中的结构受力和变形状态的不断变化,按照现行规范和采用目前已有的计算软件都难以解决设计计算中所存在的一些问题,甚至有些问题如施工过程中的应力状态和变形状态的变化和控制难以通过计算去加以模拟和解释,所以在城市桥梁和公路桥梁建设方面,钢桁架桥的应用十分缓慢。本文研究中通过对下承式桁架桥的比例模型进行静力电测实验分析,对模型结构的各主要承力构件的内力和应力在各种静力工况下得到的实测实验数据,与设计所遵循的设计规范和空间计算模型进行比较和分析,对设计所采用的计算空间模型和假设进行分析验证。同时对另外一套结构优化的比例模型进行实测实验数据,并与相应优化的空间计算模型的计算数据进行比较和分析,对结构的设置进行深入的探讨,为此类结构的设计理论和优化奠定坚实的基础。研究中不仅对比了两种实物模型实验数据,也与相同工况下两种空间数学模型计算数据进行了对比。结果发现实物模型实验数据的各杆件内力分配规律和空间数学模型计算数据的各杆件内力分配规律是基本一致,得出了相同的应力分布规律,加深了对钢桁架桥在施工、运营各个阶段的受力性能的认识,证明了研究中采用的技术方案合理,测试方法可靠,同时也验证采用大型空间有限元程序的空间结构和稳定性计算结果的可靠性。更多还原