高速鐵路三主桁道碴整體橋面板桁組合橋受力特性及計(jì)算理論研究.pdf

1、整體橋面具有剛度大、整體性好、噪聲小、動(dòng)力性能好等優(yōu)點(diǎn)，是高速鐵路大跨度橋梁較為合適的橋面形式之一，但整體橋面結(jié)構(gòu)中，下弦桿(系梁)和橋面系受力狀態(tài)較復(fù)雜。四線或四線以上的鐵路橋梁，三主桁(拱)結(jié)構(gòu)是較佳的選擇之一，與二主桁(拱)相比，橋面荷載在三主桁(拱)間的橫向分配較復(fù)雜。本文結(jié)合京滬高速鐵路在建中的南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋，對(duì)三主桁道碴整體橋面板桁組合橋受力特性及其計(jì)算理論和計(jì)算方法作了較深入的研究，主要取得如下創(chuàng)新性成果： 1

2、.提出了橋面荷載在三主桁(拱)間橫向分配的橫向框架法，研究了橫聯(lián)剛度、主桁剛度和橋面剛度等因素對(duì)橋面荷載在三主桁(拱)間橫向分配的影響，基于能量原理，推導(dǎo)出了橋面荷載橫向分配的計(jì)算公式，給出了橫聯(lián)合理剛度的建議值。研究結(jié)果表明：當(dāng)三主桁(拱)剛度較接近時(shí)，靠近跨中的節(jié)問(wèn)，橫向均布的橋面荷載在三片主桁(拱)間的橫向分配接近1:1:1，中桁稍大，靠近支座的節(jié)問(wèn)約為1:3:1，中桁比邊桁大得多，但靠近支座節(jié)間的橋面荷載大部分直接傳到支座上，對(duì)

3、主桁的整體變形和受力影響不大。該結(jié)論與模型試驗(yàn)結(jié)果和空間有限元分析結(jié)果吻合。 2.研究了整體橋面結(jié)構(gòu)中下弦桿的彎曲效應(yīng)、節(jié)間橫梁與節(jié)點(diǎn)橫梁的傳力比及其影響因素，給出了傳力比的計(jì)算公式。該公式的計(jì)算結(jié)果與模型試驗(yàn)結(jié)果和空間有限元分析結(jié)果接近。 3.針對(duì)道碴整體橋面結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出了一種包含多層板和縱、橫梁(肋)的空間層合板梁?jiǎn)卧狶PGE，推導(dǎo)了單元?jiǎng)偠染仃?，給出了等效結(jié)點(diǎn)荷載的計(jì)算公式。該單元的位移模式采用位移和轉(zhuǎn)角各自獨(dú)立

4、插值，是一種協(xié)調(diào)單元，且考慮了剪切變形；對(duì)ANSYS進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，將LPGE添加到ANSYS單元庫(kù)，編制了程序LPGEP。 4.完成了南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋桁段模型試驗(yàn)和拱段模型試驗(yàn)，采用LPGEP對(duì)這兩個(gè)模型進(jìn)行空間有限元計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明：LPGEP計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)值吻合較好。由于LPGE把不同材料的多層板和縱、橫梁(肋)合成一個(gè)協(xié)調(diào)單元，建模方便，建立的有限元模型自由度較少，減少了計(jì)算時(shí)間，且保證了板與板間、板與梁?jiǎn)柦唤缑嫔献冃?/p>