某单跨下承式钢管混凝土系杆拱桥节点的受力性能分析研究(2)

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第 1 章绪论 1

1.1 工程概况 1

1.2 研究意义 5

1.3 国内外研究现状 5

1.4 本文研究的内容和方法 9

第 2 章细部模型参数的确定和全桥模型 11

2.1 有限元方法介绍 11

2.2 Midas 软件介绍 . 11

2.3 全桥模型的建立和计算结果分析 11

2.4 细部模型建模参数的确定 28

2.5 本章小结 31

第 3 章拱脚节点细部模型的建立和计算结果分析 32

3.1 拱脚节点细部模型的建立 32

3.2 拱脚节点细部模型计算结果分析 36

3.3 设计方案改进 39

3.4 本章小结 43

第 4 章吊杆、系梁和横梁连接节点细部模型的建立和计算结果分析 44

4.1 吊杆、系梁和横梁连接节点细部模型详细构造 44

4.2 吊杆、系梁和横梁连接节点细部模型的建立 46

4.3 吊杆、系梁和横梁连接节点细部模型计算结果分析 47

4.4 本章小结 50

第 5 章吊杆与拱肋连接节点细部模型的建立和计算结果分析 52

5.1 吊杆与拱肋连接节点细部模型详细构造 52

5.2 吊杆与拱肋连接节点细部模型的建立 52

5.3 吊杆与拱肋连接节点细部模型计算结果分析 54

5.4 本章小结 55

第 6 章结论与展望 56

6 ． 1 结论 56

6 ． 2 展望 56

参考文献 57

致谢 60
第第第第 1 1 1 1 章章章章绪论绪论绪论绪论
1.1 工程概况工程概况工程概况工程概况1.1.1 结构概述该下承式钢管混凝土系杆拱桥位于大连港长兴岛北港区，是光汇石油大型液体散货码头的 2# 、 3# 泊位架管桥，采用单跨下承式钢管混凝土系杆拱桥，全长63m ，计算跨径 58m ，矢跨比约 1/4.53 ，桥面全宽 17.1m 。主桥桥型总体布置如图 1-1 所示。图 1- 1 2# 、 3# 钢管混凝土拱桥总体布置图 ( 单位： mm )单片拱肋采用双肢桁式断面，由直径 0.8m 厚度 14mm 弦杆和直径 0.3m 厚度 8mm 腹杆焊接而成，弦杆内灌注 C60 混凝土，在第二道水平腹杆以下的拱脚处拱肋弦杆的钢管壁加厚至 20mm 。拱肋上、下弦杆轴线间距 1.6m ，横桥向拱肋轴线间距 14.7m ；拱肋间设置横撑及 K 撑以增大横向刚度，横撑及 K 撑由直径0.5m 厚度 8mm 主杆和直径 0.25m 厚度 8mm 腹杆焊接而成。桥面系由系梁、纵梁、横梁及联结系组成。系梁与拱肋刚接。系梁、横梁均采用焊接箱形截面，其中系梁尺寸为 1.2 × 1.2m ，文献综述系梁在与拱脚连接处加高加宽为1.6m × 1.4m ；端、中横梁横梁截面尺寸分别为 1.6 × 1.3m 和 1.2 × 0.8m ；纵梁和联结系采用 0.8m × 0.4m 焊接工形截面。横梁和纵梁腹铰接连接，具体施工方法为腹板采用高强螺栓连接，翼缘不连接。吊索采用 16 根 Φ 15.24 的环氧喷涂钢绞线成品索，两端均配备挤压式配套锚具。在桥梁端部的行车道范围内铺设 160 型钢齿型伸缩缝，行车道桥面铺设混凝土，管道下铺设钢格板，检修通道设置在系梁的顶板翼缘外侧悬臂上。钢箱梁与桥面混凝土板通过 T 型抗拔连接件连接在一起共同工作， T 型抗拔连接件长度 150mm ，单列布置在横梁上，沿横梁方向间距 600mm 。桥面混凝土板采用 C40 无收缩混凝土，桥面板厚度 20cm ，采用现场整体浇筑施工方法。
1.1.2 主要材料及预应力体系全桥钢拱肋，以及桥面系的钢系梁、钢横梁，钢纵梁、钢联结系、加劲肋钢板等均采用 Q345D 级。吊索采用 16 根 Φ 15.24 的环氧喷涂钢绞线成品索。拱肋灌注混凝土采用 C60 无收缩混凝土，全桥混凝土桥面板采用 C 4 0 无收缩混凝土， T 型抗拔连接件长度 150mm ，全桥的 T 型抗拔连接件均在工厂焊接完成。1.1.3 支座和伸缩缝主桥在桥台处共设置 4 个 GPZ16MN 的盆式橡胶支座，在桥台一端每个系梁下部设置 1 个支座。全桥仅在桥梁两端桥台处设置两道 D160 型伸缩缝。1.1.4 钢梁防腐体系钢构件涂装前必须进行钢材表面清洁除锈。1) 所有钢桥外表面防腐涂装体系表面处理：建议采用喷射或抛射除锈，喷砂除锈等级达到 Sa3.0 级，钢表面粗糙度达到 Rz25 μ m~40 μ m ；本桥首次涂装设计年限不低于 20 年，涂装步骤为：(1) 底漆采用防酸、防碱、防海水的 YJ 环氧富锌底漆 2 道，干膜厚度 75um ；(2) 环氧云铁中间漆 5 道，干膜厚度 400um ；(3) 厚浆型聚氨酯漆面漆 3 道，干膜厚度 250um 。2) 钢桥内表面防腐涂装体系表面处理：喷砂除锈等级达到 Sa3.0 级，钢表面粗糙度达到 Rz25 μ m~40 μ m ；(1) 底漆采用防酸、源]自=751-·论~文"网·www.751com.cn/ 防碱、防海水的 YJ 环氧富锌底漆 2 道，干膜厚度 50 μ m 。(2) 环氧云铁中间漆 2 道，干膜厚度 80 μ m 。(3) 厚浆型聚氨酯漆面漆 2 道，干膜厚度 2 × 40 μ m 。3) 支座采用防水防腐盆式支座，具体设计由支座厂家设计除最后一道面漆外，所有钢结构的主要涂装工序应在制造工厂进行。面漆颜色由业主确定，至少在 20 年之内，钢结构涂层应保持良好的防腐性能，不出现较严重的锈蚀现象，不需对涂层进行大修。涂装过程应按相应规范要求工艺进行，应注意温度、湿度等表面清洁程度。需要注意的是，防腐涂层具体施工设计还需要防腐厂家根据自己的产品来确认，涂装设计可根据业主具体要求另行设计，或者防腐设计方案和防腐产品由业主招标。1.1.5 T 型抗拔连接件T 型连接件由顶板和腹板组成，顶板承担上拔力，腹板与混凝土的粘结力可以有效防止桥面板与钢梁产生相对滑移。在桥面系的横梁上焊接 T 型抗拔连接件，可以提高混凝土桥面板由于荷载作用受到的上拔力，同时保证混凝土桥面板不会产生相对钢梁的纵向滑动， T 型抗拔连接件沿桥纵向每个横梁布置 1 排，每排布置 6 个，间距为 600mm 。 T 型连接件在横梁上的位置以及它的具体尺寸如图所示。