大跨度環(huán)形鋼箱梁人行橋力學(xué)行為研究及曲率優(yōu)化探討.pdf

1、本文以研究大跨度環(huán)形鋼箱梁人行橋的力學(xué)行為為對(duì)象，在總結(jié)環(huán)形鋼箱梁橋的力學(xué)特性及計(jì)算理論的基礎(chǔ)上，使用Midas Fea有限元程序，利用板單元來精準(zhǔn)模擬鋼箱結(jié)構(gòu)的每一個(gè)細(xì)節(jié)構(gòu)造，從一大跨徑環(huán)形人行天橋工程實(shí)例的計(jì)算分析入手，深入探討和分析了影響環(huán)形人行天橋力學(xué)特性的相關(guān)因素，包括不同跨徑布置方式、環(huán)形連續(xù)非閉合結(jié)構(gòu)變?yōu)榄h(huán)形連續(xù)閉合結(jié)構(gòu)（即有無伸縮縫）、箱梁截面高度、腹板厚度、加勁肋設(shè)置、整體溫度變化、曲率變化等，得到環(huán)形鋼箱梁人行橋原橋

2、跨徑具有一定的優(yōu)化空間，且應(yīng)盡量按照連續(xù)梁跨徑布置原則進(jìn)行布置;環(huán)形鋼箱梁人行橋非閉合結(jié)構(gòu)改為閉合結(jié)構(gòu)后可提高結(jié)構(gòu)自振頻率，可有效改變結(jié)構(gòu)力學(xué)狀態(tài)，使結(jié)構(gòu)受力更合理;箱梁截面高度在1.2m～2.2m范圍內(nèi)變化時(shí)，截面高度的增加使環(huán)形鋼箱梁橋結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與剛度均增加，結(jié)構(gòu)自身應(yīng)力與位移大幅減小;腹板厚度在14mm～22mm范圍內(nèi)變化時(shí)，對(duì)環(huán)形鋼箱梁橋的力學(xué)特性影響較小，且發(fā)現(xiàn)腹板厚度并不是越厚越好;對(duì)原橋分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)在某些局部位置（支座附近）

3、的橫隔板、縱向肋板的等效應(yīng)力值最大達(dá)到170.27MPa，這是以往文獻(xiàn)未見的結(jié)果，而在以往類似結(jié)構(gòu)的驗(yàn)算中都忽略了對(duì)橫隔板、加勁肋的強(qiáng)度驗(yàn)算，同時(shí)通過進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn):加勁肋高度在50mm～140mm范圍內(nèi)的變化時(shí)，環(huán)形鋼箱梁人行橋的力學(xué)狀態(tài)無明顯變化，且加勁肋高度的增加會(huì)使結(jié)構(gòu)自身應(yīng)力增加;加勁肋間距在200mm～800mm范圍內(nèi)變化時(shí)，加勁肋間距的增加或減少都有可能使結(jié)構(gòu)自身應(yīng)力增大;溫度變化對(duì)環(huán)形鋼箱梁橋非閉合結(jié)構(gòu)與閉合結(jié)構(gòu)的力學(xué)特

4、性影響均較顯著，溫度的增加，使結(jié)構(gòu)自身應(yīng)力和結(jié)構(gòu)軸向位移也大幅度增加，但對(duì)結(jié)構(gòu)各跨撓度基本無影響;曲率半徑在33.759m～58.759m范圍內(nèi)變化時(shí)，曲率半徑的增加，使結(jié)構(gòu)自身應(yīng)力與位移大幅增加。另外，本文還研究了橫隔板與加勁肋對(duì)環(huán)形鋼箱梁橋結(jié)構(gòu)自振頻率的影響，得到橫隔板與加勁肋的設(shè)置有利于提高環(huán)形鋼箱梁人行橋的自振頻率，可有效控制環(huán)形鋼箱梁人行橋在自振下的位移等結(jié)論。
　　根據(jù)以上結(jié)論，提出了大跨度環(huán)形鋼箱梁人行橋合理的跨徑設(shè)

5、置方式以及合理的構(gòu)造設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)理念:伸縮縫對(duì)該類環(huán)形鋼箱梁橋的結(jié)構(gòu)力學(xué)狀態(tài)影響顯著，在類似邊跨跨徑較大的環(huán)形人行橋中可以不設(shè)置伸縮縫，宜設(shè)置為環(huán)形閉合結(jié)構(gòu);鋼箱梁腹板厚度并非越大越好，腹板的厚度宜控制在14mm～18mm內(nèi)的設(shè)計(jì)理念;鋼箱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)校核橫隔板及加勁肋的強(qiáng)度，特別是支座處的橫隔板和加勁肋的強(qiáng)度。針對(duì)本文中工程實(shí)例優(yōu)化了在滿足現(xiàn)場實(shí)際位置的情況下鋼箱梁橋跨徑布置方式，使得橋梁具有更好的力學(xué)性能。所有這些大跨度環(huán)形鋼箱梁人