大跨度钢桁架栈桥结构性能分析与跨度提升研究

摘要

近年来我国经济高速发展，工业化生产水平迅速提高，采用传统的汽车机械进行物料运输不仅无法保证生产的连续性，而且运输成本非常高。与混凝土结构形式的栈桥相比，钢桁架式栈桥具有自重轻，占地少，跨度大，外形美观，抗震性能好，施工周期短等一系列优点。
　　本文以某煤矿皮带栈桥桁架设计为例，采用通用有限元软件ANSYS，对钢结构桁架式梁进行分析、研究。首先根据工程特点及荷载情况，对既有结构方案进行强度、稳定性验算。其次对组成栈桥的各构件轴向刚度进行参数分析，包括上下弦杆、竖腹杆、斜腹杆的轴向刚度改变对整体结构性能的影响。最后，在将栈桥跨度增大到100m的情况下，研究了构件的应力分布特性，并对采用带有斜拉索的栈桥形式进行了计算，使得栈桥能够合理的承担相应荷载。结果表明:
　　1)钢结构桁架梁的构件分别承担不同的力学荷载、承担不同的作用。抗弯能力主要由上下弦杆提供;抗剪能力主要由斜腹杆提供;竖腹杆的作用为增强抗剪能力与结构支撑作用。三种类型构件之间相互影响作用较小，在初始阶段、概念设计中可以分别考虑来对结构的模式进行评估;
　　2)弦杆提供抗弯能力，其轴向刚度与位移的平方成反比、与弦杆应力成反比;斜腹杆截面刚度与其应力成反比，对位移的影响较小;而竖腹杆对位移几乎没有影响;
　　3)由于斜拉索只提供竖向与纵向支撑，具有斜拉索的栈桥对于提高栈桥的横向刚度不够，需要采取专门措施，提高栈桥结构的横向刚度;
　　4)跨度较大时，采用增加构件截面的方法效率很低。采用斜拉索形式的栈桥可以很好的解决桁架梁跨度太大的问题。在进行斜拉索栈桥设计时，索力可作为实际索力进行分析，不必进行索力的二次调整与优化。如果需要更准确、更高效的结构形式，则可以采用斜拉桥中的已经成熟的方法进行设计。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 钢桁架栈桥研究现状

1．2 矮塔斜拉桥研究现状

1．3 本文研究的主要内容

第2章 钢栈桥计算理论

2．1 栈桥的结构形式

2．2 钢栈桥荷载分析

2．3 桁架栈桥计算假定

2．3 斜拉桥计算方法

2．4 本章小结

第3章 某大跨度钢栈桥性能分析

3．1 栈桥几何模型

3．2 栈桥计算模型及加载

3．3 静力荷载下栈桥结果

3．4 整体结构稳定性分析

3．5 移动荷载计算

3．6 本章小结

第4章 栈桥构件轴向刚度分析

4．1 上、下弦轴向刚度分析

4．2 斜腹杆轴向刚度分析

4．3 竖腹杆轴向刚度分析

4．4 本章小结

第5章 大跨度钢桁架栈桥的提升

5．1 大跨度栈桥提升设计思路

5．2 斜拉栈桥的拉索计算

5．3 普通钢桁架栈桥计算

5．4 斜拉钢桁架栈桥计算(跨越100m)

5．5 索拉力分配

5．6 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

在校期间简历及成果

参考文献