钢桁架桥工程实例模拟及分析要点.pdf

变高钢桁组合梁实例模拟及分析要点钱 江01钢桁结构受力特点02结构建模关键要点03施工过程分析要点04计算结果提取说明目录CONTENTS01钢桁结构受力特点钢桁架结构基本组成主桁：上下弦杆、腹杆（竖杆、斜杆）弦杆：承担荷载产生的轴力（拉/压）；腹杆：承担剪力。联结系：纵联、横联纵联：抵抗水平向荷载，为主桁提供侧向支撑；横联：使主桁横向成为几何不变体系，提高主桁的抗扭能力。桥面系：纵梁、横梁将移动荷载传递给主桁节点。上平纵联上弦杆下弦杆斜杆竖杆下平纵联桥门架纵梁横梁中间横联端部斜杆节点破坏案例美国佛罗里达人行桥事故情况：1、FIU天桥项目连接佛罗里达大学校园和斯威特沃特市区。2018年3月15日下午1:45左右，天桥在施工中倒塌。1名工人和5名乘坐汽车的行人死亡，另一名工人永久性致残。2、FIGG将该桥设计为一个连续的单桁架混凝土桥，桥面宽9.65m，顶篷宽4.9m，桥板和顶篷之间的高度大约是4.5m。端部斜杆节点破坏案例美国佛罗里达人行桥端部斜杆节点破坏案例美国佛罗里达人行桥主要原因：1、该桥存在结构设计缺陷，由于结构设计缺陷，导致桥梁出现裂缝，并导致其最终在第三阶段倒塌。2、根据FDOT要求，顾问对EOR的设计进行独立的同行评审，没有检查桥梁在不同施工阶段的结构完整性，这违反了FDOT的要求。调查发现，独立检查仅在桥梁的所有部分都建成的最终设计阶段进行。常见钢桁架桥结构形式国内桥梁行业钢桥相关规范公路桥涵设计通用规范JTG D60-20152015年12月1号实施公路钢结构桥梁设计规范JTG D64-20152015年12月1号实施公路钢管混凝土拱桥设计规范JTG/T D65-06-20152015年12月1号实施铁路桥梁钢结构设计规范TB 10091-20172017年5月1号实施02结构建模关键要点工程概况本桥为变截面钢桁组合梁连续刚构桥，跨径组合为100m+176m+176m+100m，桥宽16.75m，主桁架桁高5.516m，标准节间水平长12m。两片主桁架弦杆中心距为9.5m，主桥下部结构采用空心薄壁墩，最大墩高106m。采用C50预制混凝土桥面板，桥面板后浇带采用C50自密实微膨胀混凝土，墩顶局部负弯矩区后浇带采用UHPC超高性能混凝土。设计标准：1）公路等级：双向六车道高速；2）设计时速：100Km/h；3）设计荷载：公路I级；4）桥梁宽度：216.75m；5）地震设防：峰值0.05g；6）安全等级：一级；建模要点桥面系模拟桥面系模拟：混凝土桥面板采用纵横梁梁格体系，将桥面板拆分为三个纵梁，横梁通过虚拟横梁连接，混凝土板与上弦杆采用刚臂连接，同时上部结构移动荷载采用横向联系梁加载模式。双单元模拟要点：1、双单元模拟方法，适用面较广，对于钢混组合梁、波形钢腹板，钢管混凝土拱桥、桥梁加固等计算，均可以使用；2、两者之间用刚臂连接，可以采用弹性连接刚性，或者刚性连接；3、注意施工阶段激活时候，边界的激活问题。建模要点双单元扩展说明建模要点双单元扩展说明模拟要点：索塔连接与索梁连接，采用弹性连接刚性与刚性连接均可，但是需要注意两者的作用机理，弹性连接刚性是取模型最大刚度的10的5次方倍，刚性连接是主从约束；另外还需要注意激活主塔与主梁时，直接带刚臂一起激活；建模要点双单元扩展说明模拟要点：1、主梁混凝土板与钢结构部分，建模时候可以采用双单元模拟，两者之间用刚臂连接，但是需要划分相对密一些；2、施工过程正装模拟时，在激活钢结构部分，需要一起激活与混凝土刚臂，保证混凝土部分与钢结构变形协调；3、对于查看结果出现应力锯齿状问题，可以把截面定义中“剪切变形”给去掉，这样可以减小深梁效应的影响。建模要点桁架结构模拟注意：全焊钢桁架结点具有很大的刚性，同时由于制作误差，各杆的轴线不一定完全交于一点。所以一般情况，建议上下弦杆、腹板等用梁单元模拟，联结系可以考虑桁架单元，但是要特别注意桁架单元建模时候，不要中间有断开节点。建模要点节点板重量考虑 计算钢桁结构时候，要特别注意，不能忽略节点板的重量，这部分占比不小，可以采用节点位置直接施加节点荷载，或者是提高钢结构容重放大，最后可以通过支反力的大小来检验；类似计算，在悬索桥分析中，主缆的容重也不是78.5，需要有额外的提高；桥面系梁格结构的虚拟横梁，容重可以定义为0，同时不考虑其横向温度计收缩徐变作用，不考虑其线膨胀系数。边界要点：墩梁固结位置采用主从性刚性连接，墩顶作为主节点，桁架下平联作为从属节点。保证墩顶桁架的节点的耦合，避免应力峰值。支点位置底部混凝土采用板单元模拟，采用梁板组合结构模拟；建模要点边界模拟建模要点支点位置UHPC模拟支点位置模拟：1、支点位置，采用UHPC混凝土板，更多是为了减小支点位置混凝土板的开裂问题，提高混凝土耐久性；2、思考：对于抗拔不抗剪剪力钉的结构