鋼桁梁施工及成橋分析案例

鋼桁梁建模與分析要點(diǎn)劉昕鵬CONTENTS01020304鋼桁梁主要特點(diǎn)鋼桁梁建模要點(diǎn)頂推法模擬方式后處理驗(yàn)算說明目錄01鋼桁梁主要特點(diǎn)常見鋼結(jié)構(gòu)橋梁形式鋼箱梁/槽型橋組合鋼板梁橋組合鋼箱梁橋波形鋼腹板橋鋼桁架橋鋼混混合梁橋優(yōu)點(diǎn)：◆

跨越能力強(qiáng)；◆

抗拉強(qiáng)度高，整體

受力性能好；◆

施工快速方便；◆

環(huán)保，可回收利用；…缺點(diǎn)：◆

受壓穩(wěn)定問題控制

承載力；◆

疲勞問題需要關(guān)注；◆

造價(jià)較高；◆

施工工藝要求高；…常見鋼結(jié)構(gòu)橋梁形式

鋼桁梁主要特點(diǎn)◆

鋼桁梁定義

主梁是由位于多個(gè)平面內(nèi)的鋼桁架連接形成整體

穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，來承受荷載的空腹式受彎桿件?！?/p>

鋼桁梁組成部分

主桁：上弦桿、下弦桿、腹桿

弦桿：承擔(dān)荷載產(chǎn)生的軸力（拉/壓）；

腹桿：承擔(dān)剪力。

聯(lián)結(jié)系：縱聯(lián)、橫聯(lián)

縱聯(lián)：抵抗水平向荷載，為主桁提供側(cè)向支撐；

橫聯(lián)：使主桁橫向成為幾何不變體系，提高主桁

的抗扭能能力。

橋面系：縱梁、橫梁

將移動(dòng)荷載傳遞給主桁節(jié)點(diǎn)。鋼桁梁主要特點(diǎn)◆

鋼桁梁受力特點(diǎn)鋼桁梁的實(shí)際受力情況與上述假定具有一定差別：

1、鋼桁架的結(jié)點(diǎn)具有很大的剛性；

2、制作誤差，各桿的軸線不一定完全交于一點(diǎn)；

3、存在非結(jié)點(diǎn)荷載，如桿件自重、風(fēng)荷載等；

4、結(jié)構(gòu)的空間效應(yīng)，即主桁產(chǎn)生變形時(shí)，會(huì)使縱聯(lián)和橋面系一起變形，進(jìn)而使得縱聯(lián)和橋面系承擔(dān)了主桁一部分荷載（次內(nèi)力），對(duì)主桁是有利的。

鋼桁梁主要特點(diǎn)◆

鋼桁梁受力特點(diǎn)

理想狀態(tài)下為二力桿，結(jié)構(gòu)內(nèi)力只有軸力，

而沒有彎矩和剪力。內(nèi)力計(jì)算有以下假定：

(1)

桁架的結(jié)點(diǎn)都是光滑的鉸結(jié)點(diǎn)；

(2)

各桿的軸線都是直線并通過鉸的中心；

(3)

荷載和支反力都作用在結(jié)點(diǎn)上。仍正常按梁單元建模

鋼桁梁主要特點(diǎn)◆

鋼桁梁建模方式

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50017-2017)02鋼桁梁建模要點(diǎn)工程概況本橋?yàn)?-108m無豎桿整體節(jié)點(diǎn)平行弦三角桁架下承式鋼桁梁，節(jié)間長度12m，桁高為12m。兩片桁間距13.6m，道砟槽內(nèi)寬8.5m，人行道置于主桁內(nèi)側(cè)，寬0.9m。主桁桿件采用Q370qE鋼材，上平縱聯(lián)、橫聯(lián)及橋面系采用Q345qE鋼材。建模要點(diǎn)◆

截面、材料（容重）鋼桁梁鋼導(dǎo)梁

建模要點(diǎn)◆

導(dǎo)入線形1、復(fù)制得到左側(cè)主桁；2、建立主桁上平縱聯(lián)；3、建立主桁下橫聯(lián)；4、建立導(dǎo)梁上、下平縱聯(lián)；5、建立橋面系。

建模要點(diǎn)◆

完善模型注意疲勞荷載的動(dòng)力系數(shù)數(shù)值

建模要點(diǎn)◆

移動(dòng)荷載

列車荷載

荷載工況

移動(dòng)荷載分析控制數(shù)據(jù)

建模要點(diǎn)◆

移動(dòng)荷載03頂推法模擬方法

思考1、為什么要模擬施工過程？2、頂推模擬的重點(diǎn)和難點(diǎn)？3、施工過程中需要關(guān)注什么狀態(tài)？

頂推法模擬方法◆

頂推施工方法說明

本例采用頂推法施工，分段拼接鋼桁主梁，

逐步頂推。

（b）懸臂施工（c）先簡支后連續(xù)

（d）頂推施工（a）一次成橋成橋狀態(tài)內(nèi)力圖

（b）懸臂施工成橋狀態(tài)內(nèi)力圖（c）先簡支后連續(xù)成橋狀態(tài)內(nèi)力圖

（d）頂推施工成橋狀態(tài)內(nèi)力圖

頂推法模擬方法◆

不同施工方法成橋狀態(tài)結(jié)果

（a）一次成橋頂推法模擬方法施工步驟頂推法模擬方法施工步驟頂推法模擬方法施工步驟頂推法模擬方法施工順序

1

2

3

4

5

6

7

8施工階段

CS1

CS2

CS3

CS4

CS5

CS6

CS7

CS8

CS9

CS10

CS11

CS12

CS13

CS14

CS15

CS16

CS17

說明安裝E0‘E4A5A1’

5個(gè)節(jié)間鋼梁，安裝第一次拖拉系統(tǒng)，E1’安裝水平千斤頂錨固節(jié)點(diǎn)拖拉鋼梁前移24m（導(dǎo)梁滑座前移34.99m）拖拉鋼梁前移12m（導(dǎo)梁滑座后移一個(gè)節(jié)間）拖拉鋼梁前移12m（導(dǎo)梁滑座后移一個(gè)節(jié)間）拖拉鋼梁前移12m（導(dǎo)梁滑座后移一個(gè)節(jié)間）拼裝余下鋼梁，安裝第二次拖拉系統(tǒng)（前方支座不動(dòng)，后方支座移至鋼梁最后節(jié)間）拖拉鋼梁前移12m（滑座后移一個(gè)鋼梁節(jié)間）拖拉鋼梁前移12m（滑座后移一個(gè)鋼梁節(jié)間）拖拉鋼梁前移12m，最大懸臂（滑座后移一個(gè)鋼梁節(jié)間）拖拉鋼梁前移12m（滑座后移一個(gè)鋼梁節(jié)間，安裝導(dǎo)梁前部支座）拖拉鋼梁前移12m（滑座后移一個(gè)鋼梁節(jié)間）撤銷鋼梁后部滑座拖拉鋼梁前移12m（鋼梁滑座后移一個(gè)節(jié)間，導(dǎo)梁滑座后移一個(gè)節(jié)間，鈍化導(dǎo)梁一個(gè)節(jié)間）拖拉鋼梁前移12m（鋼梁滑座后移一個(gè)節(jié)間，導(dǎo)梁滑座后移一個(gè)節(jié)間，鈍化導(dǎo)梁一個(gè)節(jié)間）拖拉鋼梁前移12m（鋼梁滑座后移一個(gè)節(jié)間，導(dǎo)梁滑座后移一個(gè)節(jié)間，鈍化導(dǎo)梁一個(gè)節(jié)間）拖拉鋼梁前移12m（鋼梁滑座后移一個(gè)節(jié)間，導(dǎo)梁滑座后移一個(gè)節(jié)間，鈍化導(dǎo)梁一個(gè)節(jié)間）成橋（導(dǎo)梁滑座后移一個(gè)節(jié)間，鈍化導(dǎo)梁一個(gè)節(jié)間）頂推法模擬方法◆

模型模擬方式

結(jié)構(gòu)組

邊界組

施工階段

施工過程模擬◆

模型模擬方式04后處理驗(yàn)算說明施工過程結(jié)果查看主桁最大應(yīng)力（最大懸臂狀態(tài)）導(dǎo)梁最大應(yīng)力（撤銷主桁滑座后向前拖行12m）各階段應(yīng)力、變形表結(jié)構(gòu)最大變形（最大懸臂狀態(tài)）類型驗(yàn)算項(xiàng)規(guī)范條款強(qiáng)度中心受拉桿件4.2.1-1受壓或受拉并在一個(gè)主平面內(nèi)受彎曲或與此相當(dāng)?shù)钠氖軌杭捌氖芾?.2.1-3穩(wěn)定中心受壓桿件4.2.2-1受壓并在一個(gè)主平面內(nèi)受彎曲或與此相當(dāng)?shù)钠氖軌?.2.2-3桿件最大長細(xì)比驗(yàn)算5.2.1疲勞疲勞應(yīng)力幅驗(yàn)算4.3.1~4.3.7撓度梁體豎向撓度驗(yàn)算《鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》5.2.2成橋階段驗(yàn)算內(nèi)容成橋階段驗(yàn)算內(nèi)容成橋階段驗(yàn)算內(nèi)容

成橋階段驗(yàn)算內(nèi)容◆

桿件計(jì)算長度與容許最大長細(xì)比單元查詢表格獲取單元長度；截面特性窗口獲取截面面積、抗彎慣矩。

成橋階段驗(yàn)算內(nèi)容◆

構(gòu)件強(qiáng)度及穩(wěn)定性驗(yàn)算

荷載效應(yīng)：N、My、(Mz)

截面特性：

Am、Wm

構(gòu)件特性：