CN109583119A - 一种用于大跨度下承式钢桁梁桥厂制预拱度的设置方法 - Google Patents
一种用于大跨度下承式钢桁梁桥厂制预拱度的设置方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于大跨度下承式钢桁梁桥厂制预拱度的设置方法，涉及大跨度钢桁梁桥预拱度设置技术领域。本发明包括以下步骤：SS01下承式钢桁梁的起拱：下承式钢桁梁的纵梁与下弦杆的实际长度保持不变，通过伸缩上弦杆的长度来达到起拱的目的，斜杆与上弦相交点仍与上弦节点中心相交，SS02不设置预拱度时下承式钢桁梁的结构：在不设置预拱度时，上弦杆和下弦杆的设计长度一致。本发明通过本发明通过有限单元法，以计算理论相对预拱度作为输入荷载参数，推导杆件预制下料的伸缩公式，然后将计算公式编译成MATLAB程序，和做成对照表格，便可较快捷准确地获得与理论预拱度比较一致的线形，即获得厂制预拱度，从而用于指导杆件预制。
Description
技术领域
本发明属于大跨度钢桁梁桥预拱度设置技术领域，特别是涉及一种用于大跨度下承式钢桁梁桥厂制预拱度的设置方法。
背景技术
大跨度铁路钢桁梁桥的设计是一个复杂的过程，为使列车过桥时线路平顺，旅客舒适，提高线路的运行质量，《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB 1002.2-2005)规定，桥跨结构应预设置上拱度，以抵消大桥所受恒载和一半活载的挠度。
大跨度连续钢桁梁结构复杂，特别是采用整体节点技术后，预拱度的设置直接影响到结构系统的形状，对节点设计、杆件长度均有非常大的影响，预拱度设置得不妥，不仅会影响到桥梁的使用功能，在超静定结构中，还会产生不利的错孔效应和附加应力，影响预拱度设置效果的因素较多，至今未有统一的规范和计算方法，因而，非常必要寻找一种能够准确、快速设置预拱度的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于大跨度下承式钢桁梁桥厂制预拱度的设置方法，通过有限单元法，以理论预拱度曲线作为输入荷载，推导了杆件的伸缩公式，然后将计算公式编译成MATLAB程序，和做成对照表格，便可较快捷准确地获得与理论预拱度比较一致的线形。从而解决了大跨度下承式钢桁梁桥厂制预拱度设置的复杂问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种用于大跨度下承式钢桁梁桥厂制预拱度的设置方法，获取钢桁梁桥的理论预拱度，建立有限元计算模型，推导单元刚度矩阵和实现预拱度的杆件伸缩公式，以及将计算公式编译成MATLAB程序，包括以下步骤：
SS01对全桥进行结构分析，按照设计要求，采用大型有限元软件，计算分析全桥的理论预拱度；
SS02取一主桁典型性节间杆件，建立空间闭合计算模型，推导单元刚度矩阵，然后建立物理平衡方程；
SS03将预拱度设置的表现形式，即通过上弦杆伸缩来实现的条件，转换成上弦杆单元刚度相对下弦杆和斜腹杆单元刚度高阶无穷小形式，推导出实现预拱度的上弦杆伸缩表达式；
SS04将实现预拱度的上弦杆伸缩表达式编译成MATLAB程序，然后将上述通过计算分析的理论预拱度作为基础参数，即初步获得全桥上弦杆伸缩值；
SS05将上述获得的杆件伸缩值精确至0.1mm，综合考虑制造和工厂下料的方便性，对个别杆件进行微调，就可得到线形匀顺，与理论预拱度比较一致的线形。
进一步地，所述上述方法应用于工厂下料，就可以获得较满意的制造线形。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过有限单元法，将理论预拱度作为输入基础参数，推导出实现预拱度的弦杆伸缩方程，可以获得较匀顺的设计线形。
2、本发明通过伸缩上弦杆来实现钢桁梁桥设计预拱度，理论清晰易懂，工厂操作简单易行。
3、本发明通过运用MATLAB软件将计算理论编译成程序，计算快捷，且可以获得高精度数值解。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种用于大跨度下承式钢桁梁桥伸缩上弦杆的预拱度设置方法示意图；
图2为平面杆单元示意图；
图3为相对预拱度设置计算模型示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3所示，本发明为一种用于大跨度下承式钢桁梁桥厂制预拱度的设置方法，包括以下步骤：
SS01从理论上讲，对于简支钢桁梁桥，若预拱度设置成上拱曲线，则应将上弦杆的理论长度做长，下弦杆的理论长度缩短，腹杆长度不变。但为方便制作与安装，对于下承式钢桁梁桥，为使纵梁与下弦的实际长度保持不变，应将上弦的理论长度伸长，斜杆仍与上弦节点中心相交；
SS02任取单片主桁的第i(i＝1,2,3,…,n)节间为例，说明预拱度的设置原理。由于预制钢梁杆件均为直线杆件，故采用有限元理论模型计算设置厂制预拱度而引起的杆件伸缩变化时，桁架杆件可采用杆单元模拟，将下弦杆、上弦杆、斜腹杆和竖杆分别作为一个独立单元，在杆件的相交点形成共用节点，已安装钢梁对第i节间的上下弦杆约束均为铰支撑，设节间长度为l，高为h，其余几何参数、物理参数、杆件单元编号和节点编号如图2和3所示；
SS03通过有限元理论，可以推导出杆件单元和刚度矩阵，以及整个节间的刚度矩阵方程；
SS04由杆端约束，设节点1、2、3和4在X和Y的位移分别为(u1,v1)、(u2,v2)、(u3,v3)和(u4,v4)，从而可得边界条件：
u1＝u2＝v1＝v2＝0 (1)
由上式可知，只需求节点3和节点4的位移就可得杆件伸缩值。由结构的杆端内力之和等于外力之和，可得：
SS05对只伸缩上弦杆，其余杆件长度保持不变的设置方法，可将此方法条件等价于上弦杆单元的轴向刚度相对于其它杆单元于高阶无穷小，等价的几何相容条件是：
上式中，“→”表示无限接近，由上式可以解得
显然，杆件的伸缩量相对杆件长度来说是个高阶无穷小量，故由式(4)可得上弦杆的伸缩长度Δ1为：
上式即为由计算相对理论预拱v3，计算上弦杆伸缩的方程；
SS06将方程(5)编译成将MATLAB程序，即可初步获得全桥上弦杆伸缩值；
SS07将上述获得的杆件伸缩值精确至0.1mm，综合考虑制造和工厂下料的方便性，对个别杆件进行微调，就可得到线形匀顺，与理论预拱度比较一致的线形。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (2)
1.一种用于大跨度下承式钢桁梁桥厂制预拱度的设置方法，其特征在于：包括以下步骤：
SS01下承式钢桁梁的起拱：下承式钢桁梁的纵梁与下弦杆的实际长度保持不变，通过伸缩上弦杆的长度来达到起拱的目的，斜杆与上弦相交点仍与上弦节点中心相交；
SS02不设置预拱度时下承式钢桁梁的结构：在不设置预拱度时，上弦杆和下弦杆的设计长度一致，且每一主桁节均由一根上弦杆、一根下弦杆和一根斜腹杆组成；
SS03厂制预拱度推导前期准备：需根据钢桁梁桥设计要求，采用大型有限元软件计算，获得钢桁梁桥的理论预拱度。
2.根据权利要求1所述的一种用于大跨度下承式钢桁梁桥厂制预拱度的设置方法，其特征在于，所述SS03中将相邻两节点的相对理论预拱度作为推导厂制预拱度的基础参数。
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| CN (1) | CN109583119A (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109989352A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-07-09 | 江苏京沪重工有限公司 | 一种钢桁架梁上弦杆与下弦杆拼装用胎架及拼装结构 |
| CN110705151A (zh) * | 2019-09-23 | 2020-01-17 | 中铁大桥勘测设计院集团有限公司 | 一种钢桁梁杆件单元制造长度计算方法 |
| CN111005325A (zh) * | 2020-01-06 | 2020-04-14 | 中铁宝桥集团有限公司 | 一种钢桁梁桥竖曲线线形放样方法 |
| CN111428296A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-07-17 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 一种连续钢桁梁预拱度设计方法 |
| CN111677295A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-09-18 | 中冶(上海)钢结构科技有限公司 | 用于钢结构整体提升工法的钢结构拼装起拱修正方法 |
| CN111709066A (zh) * | 2020-05-12 | 2020-09-25 | 中铁大桥勘测设计院集团有限公司 | 一种基于影响矩阵的钢桁桥预拱度设置方法 |
| CN114741925A (zh) * | 2022-04-15 | 2022-07-12 | 中铁大桥勘测设计院集团有限公司 | 杆件伸缩量的计算方法、装置、设备及可读存储介质 |
| CN114878363A (zh) * | 2022-05-05 | 2022-08-09 | 中南大学 | 一种板桁加劲梁在扭矩荷载作用下的变形评估方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102880769A (zh) * | 2012-10-23 | 2013-01-16 | 上海建工集团股份有限公司 | 大跨径混凝土斜拉桥的施工控制方法与预拱度计算方法 |
| CN102912718A (zh) * | 2012-09-24 | 2013-02-06 | 同济大学 | 一种上拱幅度可自动调节的跨越结构 |
-
2018
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102912718A (zh) * | 2012-09-24 | 2013-02-06 | 同济大学 | 一种上拱幅度可自动调节的跨越结构 |
| CN102880769A (zh) * | 2012-10-23 | 2013-01-16 | 上海建工集团股份有限公司 | 大跨径混凝土斜拉桥的施工控制方法与预拱度计算方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 蔡禄荣: "大跨度钢桁架拱桥预拱度设置及拼装误差理论研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑 2012年》 * |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109989352A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-07-09 | 江苏京沪重工有限公司 | 一种钢桁架梁上弦杆与下弦杆拼装用胎架及拼装结构 |
| CN110705151A (zh) * | 2019-09-23 | 2020-01-17 | 中铁大桥勘测设计院集团有限公司 | 一种钢桁梁杆件单元制造长度计算方法 |
| CN111005325B (zh) * | 2020-01-06 | 2021-07-23 | 中铁宝桥集团有限公司 | 一种钢桁梁桥竖曲线线形放样方法 |
| CN111005325A (zh) * | 2020-01-06 | 2020-04-14 | 中铁宝桥集团有限公司 | 一种钢桁梁桥竖曲线线形放样方法 |
| CN111428296A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-07-17 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 一种连续钢桁梁预拱度设计方法 |
| CN111428296B (zh) * | 2020-03-17 | 2022-07-08 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 一种连续钢桁梁预拱度设计方法 |
| CN111709066A (zh) * | 2020-05-12 | 2020-09-25 | 中铁大桥勘测设计院集团有限公司 | 一种基于影响矩阵的钢桁桥预拱度设置方法 |
| CN111709066B (zh) * | 2020-05-12 | 2023-10-17 | 中铁大桥勘测设计院集团有限公司 | 一种基于影响矩阵的钢桁桥预拱度设置方法 |
| CN111677295A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-09-18 | 中冶(上海)钢结构科技有限公司 | 用于钢结构整体提升工法的钢结构拼装起拱修正方法 |
| CN114741925A (zh) * | 2022-04-15 | 2022-07-12 | 中铁大桥勘测设计院集团有限公司 | 杆件伸缩量的计算方法、装置、设备及可读存储介质 |
| CN114741925B (zh) * | 2022-04-15 | 2023-12-29 | 中铁大桥勘测设计院集团有限公司 | 杆件伸缩量的计算方法、装置、设备及可读存储介质 |
| CN114878363A (zh) * | 2022-05-05 | 2022-08-09 | 中南大学 | 一种板桁加劲梁在扭矩荷载作用下的变形评估方法 |
| CN114878363B (zh) * | 2022-05-05 | 2024-05-14 | 中南大学 | 一种板桁加劲梁在扭矩荷载作用下的变形评估方法 |
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