名企钢桁梁建模与要点

钢桁梁建模与分析要点刘

昕

鹏01

钢

桁

梁

主

要

特

点02

钢

桁

梁

建

模

要

点03

顶

推

法

模

拟

方

式04

后

处

理

验

算

说

明目录01钢桁梁主要特点常

见

钢

结

构

桥

梁

形

式优点：◆

跨越能力强；◆

抗拉强度高，整体受力性能好；◆

施工快速方便；◆

环保，可回收利用；…钢箱梁/槽型桥组合钢板梁桥组合钢箱梁桥波形钢腹板桥缺点：◆

受压稳定问题控制承载力；◆

疲劳问题需要关注；◆

造价较高；◆

施工工艺要求高；钢桁架桥钢混混合梁桥…常

见

钢

结

构

桥

梁

形

式钢

桁

梁

主

要

特

点◆

钢桁梁定义钢桁梁组成部分◆主梁是由位于多个平面内的钢桁架连接形成整体稳定结构，来承受荷载的空腹式受弯杆件。主桁：上弦杆、下弦杆、腹杆弦杆：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，提高主桁的抗扭能能力。桥面系：纵梁、横梁将移动荷载传递给主桁节点。钢

桁

梁

主

要

特

点◆

钢桁梁受力特点钢

桁

梁

主

要

特

点◆

钢桁梁受力特点理想状态下为二力杆，结构内力只有轴力，而没有弯矩和剪力。内力计算有以下假定：(1)

桁架的结点都是光滑的铰结点；(2)

各杆的轴线都是直线并通过铰的中心；(3)

荷载和支反力都作用在结点上。钢桁梁的实际受力情况与上述假定具有一定差别：1、钢桁架的结点具有很大的刚性；2、制作误差，各杆的轴线不一定完全交于一点；3、存在非结点荷载，如杆件自重、风荷载等；4、结构的空间效应，即主桁产生变形时，会使纵联和桥面系一起变形，进而使得纵联和桥面系承担了主桁一部分荷载（次内力），对主桁是有利的。钢

桁

梁

主

要

特

点◆

钢桁梁建模方式《钢结构设计标准》(GB50017-2017)仍正常按梁单元建模02钢桁梁建模要点工

程

概

况本桥为1-108m无竖杆整体节点平行弦三角桁架下承式钢桁梁，节间长度12m，桁高为12m。两片桁间距13.6m，道砟槽内宽8.5m，人行道置于主桁内侧，宽0.9m。主桁杆件采用Q370qE钢材，上平纵联、横联及桥面系采用Q345qE钢材。建

模

要

点◆

截面、材料（容重）建

模

要

点◆

导入线形钢导梁钢桁梁建

模

要

点◆

完善模型1、复制得到左侧主桁；2、建立主桁上平纵联；3、建立主桁下横联；4、建立导梁上、下平纵联；5、建立桥面系。建

模

要

点◆

移动荷载注意疲劳荷载的动力系数数值建

模

要

点◆

移动荷载

移动荷载分析控制数据

列车荷载

荷载工况03顶推法模拟方法顶

推

法

模

拟

方

法◆

顶推施工方法说明本例采用顶推法施工，分段拼接钢桁主梁，逐步顶推。思考1、为什么要模拟施工过程？2、顶推模拟的重点和难点？3、施工过程中需要关注什么状态？顶

推

法

模

拟

方

法◆

不同施工方法成桥状态结果（a）一次成桥（a）一次成桥成桥状态内力图（b）悬臂施工成桥状态内力图（b）悬臂施工（c）先简支后连续（c）先简支后连续成桥状态内力图（d）顶推施工成桥状态内力图（d）顶推施工顶

推

法

模

拟

方

法施工步骤顶

推

法

模

拟

方

法施工步骤顶

推

法

模

拟

方

法施工步骤顶

推

法

模

拟

方

法施工顺序施工阶段说明1CS1安装E0‘E4A5A1’5个节间钢梁，安装第一次拖拉系统，E1’安装水平千斤顶锚固节点拖拉钢梁前移24m（导梁滑座前移34.99m）234CS2CS3拖拉钢梁前移12m（导梁滑座后移一个节间）CS4拖拉钢梁前移12m（导梁滑座后移一个节间）CS5拖拉钢梁前移12m（导梁滑座后移一个节间）CS6拼装余下钢梁，安装第二次拖拉系统（前方支座不动，后方支座移至钢梁最后节间）拖拉钢梁前移12m（滑座后移一个钢梁节间）CS7CS8拖拉钢梁前移12m（滑座后移一个钢梁节间）56CS9拖拉钢梁前移12m，最大悬臂（滑座后移一个钢梁节间）拖拉钢梁前移12m（滑座后移一个钢梁节间，安装导梁前部支座）拖拉钢梁前移12m（滑座后移一个钢梁节间）CS10CS11CS12CS13CS14CS15CS16CS17撤销钢梁后部滑座拖拉钢梁前移12m（钢梁滑座后移一个节间，导梁滑座后移一个节间，钝化导梁一个节间）拖拉钢梁前移12m（钢梁滑座后移一个节间，导梁滑座后移一个节间，钝化导梁一个节间）拖拉钢梁前移12m（钢梁滑座后移一个节间，导梁滑座后移一个节间，钝化导梁一个节间）拖拉钢梁前移12m（钢梁滑座后移一个节间，导梁滑座后移一个节间，钝化导梁一个节间）成桥（导梁滑座后移一个节间，钝化导梁一个节间）78顶

推

法

模

拟

方

法◆

模型模拟方式施

工

过

程

模

拟模型模拟方式

施工阶段◆

结构组

边界组04后处理验算说明施

工

过

程

结

果

查

看导梁最大应力（撤销主桁滑座后向前拖行12m）主桁最大应力（最大悬臂状态）各阶段应力、变形表结构最大变形（最大悬臂状态）成

桥

阶

段

验

算

内

容类型强度验算项规范条款中心受拉杆件4.2.1-1受压或受拉并在一个主平面内受弯曲或与此相当的偏心受压及偏心受拉4.2.1-34.2.2-1中心受压杆件受压并在一个主平面内受弯曲或与此相当的偏心受压稳定4.2.2-35.2.1杆件最大长细比验算疲劳应力幅验算疲劳挠度4.3.1~4.3.7《铁路桥涵设计规范》梁体竖向挠度验算5.2.2成

桥

阶

段

验

算

内

容成

桥

阶

段

验

算

内

容成

桥

阶

段

验

算

内

容◆

杆件计算长度与容许最大长细比单元查询表格获取单元长度；截面特性窗口获取截面面积、抗弯惯矩。成

桥

阶

段

验

算

内

容◆

构件强度及稳定性验算荷载效应：N、My、(Mz)截面特性：Am、Wm构件特性：l0、λ折减系数：φ

、φ

、μ121成

桥