摘 要

本次论文是通过Midas FEA模型分析软件分析处理某钢混混合梁斜拉桥中钢混结合段的受力情况。对于钢混合梁斜拉桥，钢混结合段是其受力的关键结构之一，影响着整座桥梁的结构质量，但由于钢混结合段长度短，截面过渡连续，刚度突变，几何复杂等原因，其传力途径和分配途径较为复杂，国内外对于钢混结合段的研究大多都采用实验结合模型分析的方法，可以避免解决钢混结合几何模型复杂难以描述等因素。故本次的研究方法同为采用Midas FEA建模分析处理钢混结合段的受力情况，通过加载不同荷载分析其承受荷载能力，通过分析其传力途径提出优化建议。

本次论文以某混合梁斜拉桥为背景，通过Midas FEA建立钢混结合段模型，其单幅桥宽为14.06m ，2%的桥面横坡，桥轴线设置为直线。在设计及分析的过程中采用其它的计算及绘图软件辅助，如AutoCAD，Civil等。

关键词：钢混结合段；Midas FEA；模型分析

Abstract

This paper is analyzed by Midas FEA model analysis software to deal with the force of steel - concrete composite section in a steel - concrete mixed - beam cable - stayed bridge. For the steel hybrid beam cable-stayed bridge, the steel-concrete joint section is one of the key structures of its force, which affects the structural quality of the whole bridge. However, due to the short length of the steel-concrete composite section, the cross section is easy to change, The method of combining force and distribution is more complicated. At home and abroad, most of the researches on steel-concrete combination are experimentally combined with the model analysis method, which can avoid solving the complicated and difficult geometric model. Therefore, this study is based on the Midas FEA modeling and analysis of steel-alloy combined section of the force of the situation, by loading different load analysis of its load capacity, through the analysis of its power transmission approach to optimize the proposed recommendations.

In this paper, a mixed-beam cable-stayed bridge is used as the background, and the steel-concrete composite segment model is established by Midas FEA. The width of the bridge is 14.06m and the slope is 2%. The bridge axis is set to a straight line. In the process of using other computing and graphics software, such as AutoCAD.

Key words: steel - concrete combination section； Midas FEA ；model analysis

目录

第1章 绪论 3

1.1 概述 3

1.2 钢混组合结构的发展现状 3

1.3 钢混组合结构的研究现状 4

1.4 工程背景 6

1.5 本文研究目的 6

第2章 钢混结合段的受力机理 8

2.1钢混结合段的受力原则 8

2.2钢混结合段的主要受力 8

2.3钢混结合段的主要传力过程 8

2.4剪力连接件的分类及力学性能 9

2.4.1 剪力连接件的分类 9

2.4.2 PBL键作用机理 10

2.4.3 PBL键的破坏形态 10

2.4.4 影响PBL键的因素 10

第3章 钢混结合段的模型材料 12

3.1混凝土材料 12

3.2预应力体系 12

3.3钢箱梁材料 12

3.4本章小结 12

第4章 模型的建立及检测 14

4.1钢混模型建立过程 14

4.2钢混结合段模型 14

4.21几何截面图 14

4.22 有限元模型图 16

4.3边界荷载条件 17

4.4模型的加载 18

4.5模型的校对 18

4.6本章小结 19

第5章 模型运行及分析 21

5.1概述 21

5.2整体施工工况 21

5.3运行结果图 21

5.31 预应力钢绞线 21

5.32 钢格室梁内部混凝土 22

5.33．钢混段整体 27

5.4模型运行数据 30

5.5总结 30

第六章 结论 32

6.1小结 32

6.2建议及展望 32

致谢 34

参考文献： 35

第1章 绪论

概述

随着大跨度斜拉桥的发展，对于组合梁斜拉桥的使用越加广泛。其中钢混合梁斜拉桥由于桥下净空和桥面标高少，同时可以合理利用混凝土的抗压与钢结构的抗拉性能，且结构刚度大，无支座负反力等优点，所以使用较为广泛。同时由于钢材的自重较轻，对于结构的自重影响较小，且钢梁可通过切割钢材提前预制，使施工过程更加便捷，且经济效益良好，所以使得混合斜拉桥的使更加受到欢迎。对于混合梁斜拉桥，主跨采用钢梁，优点在于跨度大，自重轻，刚度大，承载能力强，需要考虑的由于主跨自重较轻，导致拉索受力小，受风荷载影响较大，需通过加设阻尼设备减小风载的影响；对于边跨，由于混凝土梁具有良好的锚固和压重作用，从而避免了边跨的桥墩上浮，减小了主跨梁体的内力和变形，降低了边跨端支点的负反力，从而加大斜拉桥的跨越能力。其中，钢混结合段是连接钢梁与混凝土梁的过度结构，与边梁混凝土箱梁及主梁钢箱梁相连，是整座桥梁受力的关键结构之一。由于结合段是材料与结构特性的突变点，其传力机理、刚度设计、疲劳性能都是影响桥梁安区的重要因素。

钢混组合结构的发展现状

1.2.1 国外发展现状

1897年，英国人建筑Seven铁路桥梁时，为防止桥墩内壁钢管受到腐蚀，在钢管内部灌注了混凝土，首次利用了钢混结构形式；20世纪80年代，出现了外包混凝土钢梁的新型结构形式；至1972年德国Kurt-schurmacher大桥建成，成为了世界上首座钢混合梁斜拉桥。混合梁是指在不同位置采用不同材料并通过结合段连接的结构形式，本次论文的目的就是研究混合梁斜拉桥中结合段的力学性能。1979年德国在Kurt-schurmacher桥的基础上再次优化方案后建成的弗艾莱大桥，主跨达386m。之后，钢混组合梁斜拉桥的身影在世界上也逐渐增加。1988年美国建成的Tamoico斜拉桥，其主跨360m,钢箱梁长度293.5m；1999年，日本建成的多多罗大桥也同样是一座混合组合结构梁，由于该桥两侧的边跨较短(分别为170m和270m)，中间跨度较大(890m)，故采用了边跨为预应力混凝土及中跨为钢桁的复合形式，以取得桥桁自重的平衡。不仅以上这些世界各国的主要代表组合梁斜拉桥，现在对于斜拉桥的建设，世界上最大跨度的10座斜拉桥中，其中7座是钢混结合梁斜拉桥，可以发现钢混合梁斜拉桥的发展空间更加庞大，对于其结构的研究也有待挖掘。