60m跨公路下承式三角形钢桁架桥结构性能分析

60m跨公路下承式三角形钢桁架桥结构性能分析

发表时间：2020-04-13T15:06:59.103Z 来源：《城镇建设》2020年第4期作者：王从远

[导读] 钢桁架桥是一种介于梁和拱之间的结构体系，它是由上弦杆、下弦杆和斜撑组合成两面桁架

摘要：随着经济发展与炼钢水平及钢结构防腐技术的提高，钢桁架桥梁越来越多的应用于公路工程领域。由于长期以来钢桁架桥多用于铁路结构，对于很多公路桥梁设计者，只闻其名，并不了解其受力特性及主要杆件的设计尺寸。本文拟通过对某60m公路下承式三角形钢桁架桥梁结构性能的分析，为公路钢桁架桥梁设计者提供参考。

关键字：钢桁架桥截面选取结构安全性能稳定性

1概述

钢桁架桥是一种介于梁和拱之间的结构体系，它是由上弦杆、下弦杆和斜撑组合成两面桁架，再由横梁、纵梁以及联结系连结而成三维空间桥梁。下承式钢桁架桥以其梁高低，不占用桥下净空的独特优势，跨越能力强、施工周期短、承载能力大等优点在铁路桥梁工程中得到广泛应用。长期以来，由于受钢材价格、材料耐久性及材料后期养护等因素的限制，公路工程领域很少使用钢桁架桥梁结构。随着经济的发展及我国炼钢水平的提高，国产的钢材品质已经完全能满足结构安全的需要，同时随着钢结构防腐技术的提高，钢桁架结构桥梁越来越多的在公路工程领域得到应用。

2工程概况

本论文研究对象属于天津某公路项目，由于净空及净宽限制，需要在跨现状路口处设置一座下承式钢桁架桥。钢桁架桥上部结构采用跨度60m简支结构，桥面总宽18.5m，双向四车道，桥梁设计荷载标准为公路I级。结构共设置4个支座，其中一个固定支座，一个纵向活动支座，一个横向活动支座，一个双向活动支座。

钢桁架桥主桁采用三角形桁架，中心间距19.16m，桁高8.5m，高跨比为1/7.06，节间长9.72m，上弦5个节间，下弦6个节间。主桁为焊接的整体节点构造。桥面由纵、横梁及混凝土桥面板组成。共设置5道小纵梁，横向间距3.05m，横梁采用工字型截面，间隔2.43m。上弦每个节点均设平面纵向联结系，上弦平面联结系在每个节点设成“K”型，两个节间组成“米”型，下弦杆有纵、横梁联结，不再设置纵向联结系。为使桁架更通透，采用加大端斜杆，不设置桥门架的形式，在上平横联与上弦节点连接处设隅撑。

钢桁架结构上弦杆、下弦杆、端横梁、端斜杆采用“口”字型截面，其余杆件采用“工”字型截面。具体截面尺寸如下表。

3结构分析

钢桁架桥计算采用空间有限元分析软件Midas Civil 2019进行分析，主桁、横梁、纵梁及联结系采用梁单元模拟，全桥共划分单元604个，桁架结构不考虑桥面板的刚度作用，桥面板自重以恒载的形式施加到横梁体系。支座按照实际刚度进行模拟，移动荷载采用车道线施加于横梁体系，桥面铺装、防撞护栏等二期恒载采用线荷载施加于横梁体系；同时，结构考虑整体升温30°，整体降温25°，并考虑两片主

桁不均匀温度差15°。全桥模型如下：

结构离散模型结构消隐模型

1）静力受力分析

对分析软件中所建立模型分析运算，并按照《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2015中相关规定对结构中施加的荷载进行组合，根据计算及荷载组合结果，统计其结构的包络应力值，结构最不利组合工况下的最大应力值为：209.9MPa，全桥应力图表如下所示。

示。