摘 要

钢-混组合结构桥梁因为其受力合理，广泛出现在桥梁领域。而对于连续桥梁支座附近的负弯矩区域，钢-混组合截面上部混凝土部分将承受较大的拉应力。对于混凝土部分，抗拉强度很低就会导致钢-混组合梁上部开裂，随之将会引起面板内的钢筋、下部的钢梁的锈蚀，从而影响结构的承载力和耐久性。目前，通过采取合理的施工优化措施来改善负弯矩区的力学性能是改善钢-混连续组合梁桥受力一个重要的方向。本文对某铁路钢-混组合结构连续梁进行施工全过程的Midas Civil有限元仿真分析，探求施工过程中各阶段的应力变化，以期寻求比较可靠的施工建议。该实例为3×38m钢-混凝土组合结构连续梁，施工中采用支座位移法，利用联合截面法和双单元法分别模拟施工全过程。通过对该施工过程中所采用的支座位移法展开了比较细致的研究以及不同支点升降量的对比分析，从而得出升降量对支座附近负弯矩区的混凝土桥面板中预应力的敏感度。

通过研究发现，合理的支点升降量可以明显减小钢-混凝土连续组合梁桥中支点处负弯矩，在混凝土板中储备一定的压应力。不同升降量、负弯矩浇筑长度对预压力都有比较明显的影响。

关键词：钢-混连续组合梁桥 施工过程模拟 支点升降法 Midas Civil

Abstract

The steel - concrete composite structure bridge is widely used in the field of bridge because of its reasonable force. For the negative bending moment area near the continuous bridge bearing, the upper part of the steel part of the steel-concrete composite section will bear the large tensile stress. For the concrete part, the tensile strength is very low will lead to the upper part of the steel - mixed composite beam cracking, which will cause the steel plate within the plate, the lower steel beam corrosion, thus affecting the structure of the bearing capacity and durability. At present, it is an important direction to improve the mechanical performance of steel - concrete composite beams by improving the mechanical properties of negative bending moments by taking reasonable construction optimization measures. In this paper, the Midas Civil finite element simulation of the whole process of steel - concrete composite continuous beam is carried out, and the stress changes in each stage of the construction process are sought in order to find more reliable construction suggestions. The example is 3 × 38m steel - concrete composite structure continuous beam, the construction of the use of fulcrum lifting method, the use of joint section method and double element method were simulated the whole process of construction. Through the comparative study of the fulcrum lifting method used in the construction process, the comparative analysis of the rise and fall of different fulcrums is made to obtain the sensitivity of the prestressing force in the concrete bridge deck of the negative bending zone near the bearing The

It is found that the reasonable fulcrum lift can significantly improve the mechanical properties at the fulcrum of the steel - concrete continuous composite bridge: the compressive stress is accumulated in the concrete slab, and the compressive stress of the lower flange of the steel box girder is reduced.

Key words: Steel - concrete composite beam bridge; Construction process simulation; Fulcrum lift method; Midas Civil

目录

第1章 绪论 1

1.1 钢-混组合结构桥梁概论 1

1.1.1 组合结构概述 1

1.1.2 梁式组合结构桥梁的分类 2

1.2 组合梁桥在国内外研究现状 3

1.2.1 国外发展概况 3

1.2.2 国外发展概况 4

1.3 本课题主要研究内容及研究意义 5

1.3.1 本课题的研究意义 5

1.3.2 本课题研究的基本内容 5

第2章 Midas中组合钢箱梁的建模方法 7

2.1 联合截面法和双单元法基本原理 7

2.2 两种方法在Midas Civil中建模区别 9

2.3 本章小结 10

第3章 工程概况及模型的建立 11

3.1 某铁路桥梁基本概况 11

3.1.1 工程背景 11

3.1.2 工程主要技术标准 15

3.1.3 主要技术指标 16

3.2 模型的简化以及参数选取 16

3.2.1 模型的简化 16

3.2.2 模型参数的选取 18

3.2.3 施工阶段划分 19

3.2.4 施工方案对应力的影响 20

3.3 联合截面法建模过程 20

3.3.1 一般参数 20

3.3.2 施工过程划分 22

3.3.3 各阶段的弯矩图 26

3.4 双单元法建模过程 29

3.4.1 一般参数 29

3.4.2 施工过程划分 30

3.5 本章小结 31

第4章 计算结果分析 32

4.1 控制截面的设置 32

4.2 钢箱梁内力分析 32

4.3 混凝土桥面板内力分析 37

4.4 施工建议 40

4.5 本章小结 40

第5章 支座位移法效果分析 42

5.1 支座位移法概述 42

5.2 有无支座升降的对比 43

5.2.1 支座反力分析 43

5.2.2 截面轴力分析 44

5.3 不同浇筑龄期对预压力的影响分析 45

5.4 不同升降量对预压力的敏度分析 46

5.4.1 支座反力分析 46

5.4.2 截面轴力分析 47

5.5 负弯矩区浇筑长度对预压力的影响分析 49

5.6 本章小结 51

第6章 结论与展望 52

6.1 结论 52

6.2 展望 53

致谢 54

参考文献 55

绪论

钢-混组合结构桥梁概论

组合结构概述

人类从很早以前就会使用自然界中许多材料去搭建结实的结构物，但是几乎所有建筑工程材料的材料特性都并非十全十美。比如混凝土抗压性能好，而抗拉性能却很差；而钢筋恰好相反。而改善结构的使用性能主要有两个方向，一是研究和发现新材料，使之能够满足工程需要的使用性能，比如钢化纤维，高强混凝土之类的新材料；二是研究合理的结构以满足工程使用需求，而组合结构就是这种。组合结构是由几种不同受力性质的建筑材料组成的构件或结构，在荷载作用下能够共同受力、协调变形^[1]。土木工程界中至今使用最为广泛的依旧是钢材和混凝土，所以这里我们一般我们提到的组合结构就是这两者的结合，而组合的方式有很多，比如通过两者的握裹力连接的钢骨混凝土，通过剪力件相互连接的叠合梁结构等等。之所以要把这两者结合，是因为结合后两者的使用性能能比较好的互补，钢材具有比较好的抗拉性能，抗压稳定性却比较差，混凝土材料却恰恰相反，而两者的相互组合正好取长补短。目前，国内外组合结构常用的组合结构包括钢-混组合梁结构、钢骨混凝土结构、压型钢板与混凝土组合板结构。