考虑连结件刚度的钢-混凝土板桁组合结构的有限元分析摘要：钢- 混凝土组合结构剪力连接程度是依据截面极限状态的抗弯强度定义的, 即使是完全抗剪连接, 组合结构的混凝土板与钢梁之间仍存在滑移。采用有限元分析, 构造了混凝土板-连接单元-钢梁的组合梁有限元计算模型, 并连接单元采用弹簧进行模拟。真实的模拟了钢梁和混凝土之间的滑移现象和剪力连结件的塑性变形，对其结构整体进行有限元分析，分析结构的整体受力和变形情况。
关建词：组合结构剪力连结件滑移变形
中图分类号：tu37文献标识码： a 文章编号：
前言
黄河班多水电站进厂交通桥是上承式钢-混凝土板桁体系。钢-混凝土组合组合作用的大小是由组合梁中的关键部件—剪切连接件决定的。对于连接件的应用，各国的使用不尽相同，日本一般使用栓钉，我国开始时使用槽钢, 现在一般使用栓钉连接件。现行相关设计规范采用换算截面法计算钢-混凝土组合梁截面特性, 假定组合梁为完全剪力连接, 即: r= n/nf≥1 r为剪力连接系数;n 为控制剪跨内叠合面上连接件数目; nf 为截面达到塑性极限抗弯强度时在控制剪跨内所需的连接件数目。
实桥结构构造
黄河班多水电站进厂交通桥桥跨结构采用两片钢桁架+混凝土桥面板的板桁结合体系。桥梁全长115.0m，桥宽10.00m，计算单孔
２ 梁壳组合结构的有限元建模 ２．１ 单元类型的选择 对于需要混合使用多种类型单元的梁壳组合结构而言，为了在不同类型的单元间实现无缝连接，保证相互间载荷传递的正确性，根据所分析问题的要求选择合适的单元类型是非常重要的。要实现这一点，最基本的就是要保证所选梁单元和壳单元具有相同的结点自由度类型及数量，进一步的，对于一些特殊类型的结构保证单元具有相同的阶次或相近的形函数形式也是非常重要的。此外，为了保证加强板的作用能被充分考虑，加强板需要用多个单元离散，与之焊接的梁也相应的需要划分多个单元，这可能导致最终的梁单元为深梁，此时就应考虑选用计及剪切变形影响的梁单元。 ＡＮＳＹＳ提供了多种用于梁、壳建模的单元类型，以满足不同分析场合的要求。由于工程机械结构的重要性，在设计时不需要考虑其塑性的扩展和利用、其始终处于弹性阶段，因此对梁构件可选用ＢＥＡＭ１８８单元类型、壳体构件可选用ＳＨＥＬＬ４３单元类型。ＢＥＡＭ１８８单元与ＳＨＥＬＬ４３单元均为一次单元，每个单元结点均有６个自由度：三个平动自由度（ｕｘ，ｕｖ，ｕｚ）和三个转动自由度（θｘ ，θｖ，θｚ），可以保证受力的正确传递。Ｓｈｅｌｌ４３单元考虑了剪切变形的影响，适合于中等厚度的壳体建模。Ｂｅａｍ１８８单元是Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ梁单元，采用如下形式的形函数： （１） 式中：ｕｉ—某方向位移场；ｓ—ｕｉ方向的自然坐标； 梁壳组合结构的有限元合理建模 王强 贵州交通职业技术学院 ５５０００８ １ 引言 在当前实际应用的工程结构中，出于结构形式、连接条件、承载要求等方面的考虑，很多工程结构都采用梁壳组合结构的形式作为各种外加载荷的支撑件，如工程机械领域的港口起重机、动臂式塔机等的桁架吊臂往往在臂头和臂根焊接钢板以局部加强。此外，为了分析的需要或简化建模与计算，也往往将一些纯板壳焊接结构作为梁壳组合结构进行分析。 对梁壳组合结构进行力学分析以保证其强度和刚度满足使用要求是设计中必不可少的一环。显然要获得此类结构的理论解析解几乎是不可能的，在工程实际中往往要借助于有限元方法。有限元分析中最重要的步骤是有限元模型的建立和约束、载荷的施加，后者需要满足特定行业设计规范的要求，有一定的程式可循，而针对此类结构的特点，快速、合理建模问题还少有谈及。因此，本文以当前应用较为广泛的通用有限元软件ＡＮＳＹＳ为平台，探讨复杂梁壳组合结构有限元模型的快速、合理建模方法及在建模过程中应注意的问题，对同类结构的有限元建模提供一些可供借鉴的有益经验。 ｕｉＩ、ｕｉＪ—ｕｉ方向的单元始、终结点位移。与Ｅｕｌｅｒ－Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉ梁相比，其计入了剪切变形对梁弯曲的影响，适合于短粗梁的有限元建模。 ２．２ 有限元模型的建立 ＡＮＳＹＳ提供了两种建模方式：一是首先建立结构的几何模型，通过对几何模型进行有限元网格离散而获得有限元模型；二是首先生成结点，随后由结点直接生成单元而获得有限元模型。至于具体使用何种建模方式或综合使用此两种建模方式应依据结构的实际情况灵活决定。 工程机械等领域中的梁壳组合结构往往以梁为主要承载构件，板壳仅起局部加强作用。有限元方法中的梁单元属线单元，当使用二结点线性梁单元时，其有限元模型的几何表现为一条直线，通常在其形心轴线位置上建立有限元模型。在梁壳组合结构中，梁是主要构件，且需要与其它构件相连，因此在其有限元建模时位置不能改变，即仍应按其形心轴线建模；板壳属附属构件，在对其进行有限元建模时，由于壳体构件需要使用许多单元离散，而通过结点生成单元的方式逐一生成这些单元无疑将非常烦琐，尤其是当加强板较多时，因此对壳体应采用第一种建模方式。 综合上述分析，工程机械中复杂梁壳组合结构的有限元建模有两种方法，本文通过图１（ａ）中所示结构为例加以说明，图中两根梁之间焊接了一块加强板，在此假设梁为圆管（工程机械的此类结构中的梁大部分为圆管，对其它截面形式的梁建模方法基本相同）。第一种建模方法的步骤如下： （１）在梁的形心线和加强板的中平面位 图３ 港口起重机桁架吊臂的有限元模型和分析结果 图１ 梁壳组合结构几何模型和有限元模型示意图图２ 梁壳组合结构及其有限元模型
中间包结构有限元分析 摘要介绍了某钢厂中间包结构存在的问题，简要论述了中间包产生变形和裂纹的机理。利用数值模拟的方法对中间包结构强度和刚度进行有限元分析，通过计算所得的中间包温度场和应力场，显示中间包结构高应力区和强度的薄弱位置，提出改进方案。此外还改变中间包的耐火材料层的厚度和综合导热系数，分析这些因素对中间包温度场和应力场的影响，为中间包结构的优化提供理论支持。 关键词中间包结构强度刚度有限元分析 Finite Element Analysis of the Tundish Structure NI Sai-zhen, LI Fu-shuai, TAO Jin-ming (Metallurgical technology research institute of Beijing in CCTEC , Beijing 100028, China) Abstract In this paper, we introduced the problems of the tundish structure in a steel work at first, and briefly discussed the mechanism for the occurring of the tundish deformation and crack. Using the finite element method to analyze strength and stiffness for the tundish structure, according to the temperature and stress field, we can find hot point and high stress region. The effects of the fireproof material thickness and the total conductive coefficient on the temperature and stress field are also studied. Key words tundish structure strength stiffness finite element analysis 1 前言 一直以来对中间包的研究都侧重于中间包内流场的分析，有关中间包流场研究的文章很多[1-5]，而对于中间包包体本身结构分析，研究者却很少关注，在这方面的文献也较少。中间包的强度以及结构的稳定性对于浇注的顺利进行以及保证铸坯质量方面同样起到很重要的作用。在热应力以及外载荷作用下中间包会产生变形，改变水口间的相对位置。如果变形过大的话，会影响到水口对中操作。包体的变形还可能使其产生裂纹，严重破坏包体结构，从而发生事故，不利于安全生产的进行。 某钢厂中间包为七机七流，铸机断面尺寸为150mm×150mm，流间距为1250mm，浇注周期约为36min，主要生产碳素结构钢Q235B，优质碳素结构钢45#，低合金结构钢 25MnSiV、Q345B等钢种，该中间包为T形结构，容量为40吨。中间包内衬耐火材料由外向内依次为工作层、永久层、保温层。该中间包存在以下问题： （1）现场反应变形比较严重，而相应结构的六机六流的中间包变形问题不明显； （2）新的中间包在开始浇铸时，靠四个耳轴支撑，中间底部与中间罐车横梁不接触，但随着浇铸时间的不断增加，中间就会慢慢凹陷，浇铸大约5-6小时后，中间 底部就会与横梁接触； （3）旧中间包或多或少都存在中间凹陷的永久变形，有些变形较大，在浇铸前中间
大跨度空间钢结构施工及预算 由于现在越来越多的工厂建立，钢结构厂房的应用也是相继广泛，但是不同的商家和不同的材质价格却有着千差万别，对于其中多少的水分，很多非专业的甚至专业的人士都很难计算出这样一个钢结构厂房的造价是多少，不过这个也是相对比较复杂的，各种成本都需要计算，很多细节都很容易造成疏忽，一个不小心就会出现很大的失误，所以对于它的预算分析很重要。 现在假设如果单做一个简单的单层钢结构厂房，首先就是一个材料费，现在钢的价格是落差不大，平均价位保持在3700每吨的幅度左右徘徊，估计也能在这个水平保持一段时间，相对比较便宜的；其次造价和厂房的跨度高度有关系，如果是不超过8米,跨度不超过30米，带5吨吊车的厂房，且外围护采用保温的做法，那么平米造价要500元左右。如果不带吊车，造价会下降，跨度的变化对造价的影响则分几种情况：超过15米的厂房，随着跨度的增加单位面积的造价会下降，但是从15米开始，随着跨度减小单位面积的造价反而会上升；再次就是厂房的人力成本问题，像这种简单钢结构厂房就大概二十个人力左右3个月的时间可以完工，平均每个人每月的开销是3000元左右；还有就是厂房的技术成本，在前期的设计和制图相对于普通房屋过程要复杂，必须找到实力相对较强的，这种准备工作务必做到精确否则会造成很大的浪费，保守估计的成本也至少是上万元；另外还有其他很多工程方面出现问题的代价成本，综合考虑后还是在至少7000每平方左右的价位了。 商品经济化的今天，对于物价的估算也是比较难的，尤其是类似于这种工程细的项目更是无从下手，所以必须先严格的作出各项成本参考逐一分析。不过以后这方面会制定出更好的标准，规模化统一化管理，钢结构厂房的造价问题也会很轻松的估算得到。 大跨度空间钢结构的特点： 近30年来, 各种类型的大跨度空间钢结构在美国、日本、欧洲、澳大利亚等发达国家和地区发展很快,其跨度和规模越来越大, 新材料和新技术的应用越来越广泛, 结构形式越来越丰富。许多宏伟而富有特色的大跨度建筑已成为当地的象征性或标志性的人文景观。如 2000 年的悉尼奥运会、 2002 年的韩日世界杯、2004 年雅典奥运会和 2006 年的德国世界杯等各种体育场馆给人留下了深刻的印象。 我国大跨度空间钢结构原来的基础比较薄弱, 但随着国家经济实力的增强和社会发展的需要, 近10余年来也取得了迅猛的发展。特别是 2 00 8 奥运场馆建设为我国大跨空间
2 受料仓与给料机的钢结构有限元分析 2.1建立有限元模型 如图2.1破碎站主视图和图2.2破碎机布置图，它的工作过程是：卸料卡车间歇把最大入料粒度为1500mm的煤块倒入受料仓，受料仓存储大粒度煤块。刮板给料机把受料仓的大粒度的煤块连续的刮给破碎平台的破碎机。破碎机把最大入料粒度为1500mm 的煤块破碎成最大排料粒度为300mm的煤块，煤块由底部的传送带传出。 图2.1 破碎站主视图 图2.2 破碎机布置图
破碎站钢结构的弹性模量E＝200000MPa，泊松比μ=0.3，质量密度ρ=7.8×10-3kg/cm3。破碎站由支撑件H型钢和斜支撑(角钢)组成。在结构离散化时，由于角钢和其它部位铰接，铰接是具有相同的线位移，而其角位移不同。承受轴向力，不承受在其它方向的弯矩，相当于二力杆，所以H型钢用梁单元模拟，角钢用杆单元模拟。破碎站是由受料仓与给料机和破碎平台与控制室两部分组成，故计算时是分别对这两部分进行的。离散后，受料仓和给料机共686个单元，其中梁单元598 个，杆单元88个，节点总数为597个，有限元模型如图2.3和图2.4所示。 图2.3 受料仓与给料机有限元模型 图2.4 受料仓与给料机有限元模型俯视图
2.2载荷等效计算 2.2.1主要结构截面几何参数 破碎站主要结构采用H型钢梁，截面尺寸如图2.5所示，各截面横截面积A，截面 惯性矩I y ，I z 和极惯性矩I如下。 图2.5 截面尺寸 料仓及给料机支撑结构 料仓及给料机六根支撑立柱(H500×400×12×20) A= 215.2mm2，I y＝101947×104mm4，I z＝21340×104mm4，I＝240×104mm4料仓B－B面横梁和给料机E－E、F－F面横梁(H400×300×12×20) A=16320mm2，I y＝48026×104mm4，I z＝9005×104mm4，I＝181×104mm4料仓C－C面和D－D面横梁(H400×400×12×20) A=20320mm2，I y＝62479×104mm4，I z＝21339×104mm4，I＝234×104mm4给料机两根纵梁(H550×400×12×20) A=22120mm2，I y＝125678×104mm4，I z＝21341×104mm4，I＝243×104mm4给料机六根横梁(H400×400×12×20) A=20320mm2，I y＝62479×104mm4，I z＝21339×104mm4，I＝234×104mm4其它横梁(H400×300×12×20) A=16320mm2，I y＝48026×104mm4，I z＝9005×104mm4，I＝181×104mm4 斜支撑的横截面积 ∠125×12：A＝2856mm2 ∠75× 6：A＝864mm2
大跨度空间钢结构施工技术迈上新台阶 前不久，《大跨度空间钢结构预应力施工技术研究与应用》通过了2010年度国家科学技术进步奖的初评。该项技术的应用在一定程度上解决了大跨度空间钢结构施工的难题，并对钢结构施工领域新技术的研发和应用起到了积极推进作用。 据清华大学一位钢结构专家介绍说，预应力钢结构是在对结构施加荷载之前，经过预加应力来调整结构内力分布，以充分发挥材料强度或增大结构刚度的一种钢结构。其涉及到预应力施工技术研究与应用，有张弦桁架、掌拱、斜柱风格等多项施工技术。预应力钢结构通过预加力作用可以改善结构的受力状态，降低内力峰值。预加力可以平衡内部作用在构件上的荷载，因而能减小构件的截面积，节约用钢量。同时，钢结构在施加预应力后，能使钢材的拉、压强度在同一构件中得到充分利用，大幅度提高弹性承载能力。预应力钢结构在20世纪50年代就已出现，近年来，由于高强钢索、纤维增强薄膜
等新型材料以及大跨度空间钢结构逐渐增多，预应力钢结构得到广泛应用。如获得中国建筑钢结构金奖的郑州新郑国际机场航站楼。该航站楼屋盖钢结构采用曲线箱型梁与空间拉索组合结构体系，设计新颖，造型独特。该结构把刚性拱和柔性索结合起来以共同抵抗外荷载作用，刚柔相济，既发挥了高强钢索的抗拉性能，又充分利用了拱的压弯能力。 据了解，预应力钢结构工程在2010年上海世博工程中也有应用，如世博主题馆的钢结构施工就采用了此项技术。主题馆屋面主体结构分别采用的是张弦桁架结构和普通钢桁架结构，要进行跨度达126米的跨双索张弦桁架预应力拉索施工。施工中要求单榀张弦桁架双索张拉的同步性索力均匀，面临着非平面布置的檩条和交叉撑安装时机选择、相邻长弦桁架索力等问题。此项工程的承建方宝冶集团与东南大学在施工前就应用先进软件进行张弦桁架结构科学分析，模拟施工全过程，分析掌握了大量的数据。通过有限元建模进行张拉施工全过程分析，对不同工况下索的施工张拉力以及结构变形，对工程张弦桁架施工遇到的各榀桁架依次张拉，双索同步张拉、折
J I A N G S U U N I V E R S I T Y 先进制造及模具设计制造实验 梁结构应力分布ANSYS分析 学院名称：机械工程学院 专业班级：研1402 学生姓名：XX 学生学号：S1403062 2015年5 月
梁结构应力分布ANSYS分析 （XX，S1403062，江苏大学） 摘要：本文比较典型地介绍了如何用有限元分析工具分析梁结构受到静力时的应力的分布状态。我们遵循对梁结构进行有限元分析的方法，建立了一个完整的有限元分析过程。首先是建立梁结构模型，然后进行网格划分，接着进行约束和加载，最后计算得出结论，输出各种图像供设计时参考。通过本论文，我们对有限元法在现代工程结构设计中的作用、使用方法有个初步的认识。 关键词：梁结构；应力状态；有限元分析；梁结构模型。 Beam structure stress distribution of ANSYS analysis （Dingrui, S1403062, Jiangsu university） Abstract: This article is typically introduced how to use the finite element analysis tool to analyze the stress of beam structure under static state distribution. We follow the beam structure finite element analysis method, established the finite element analysis of a complete process. Is good beam structure model is established first, and then to carry on the grid, then for constraint and load, calculated the final conclusion, the output of images for design reference. In this article, we have the role of the finite element method in modern engineering structural design, use method has a preliminary understanding. Key words: beam structure; Stress state; The finite element analysis; Beam structure model. 1引言 在现代机械工程设计中，梁是运用得比较多的一种结构。梁结构简单，当是受到复杂外力、力矩作用时，可以手动计算应力情况。手动计算虽然方法简单，但计算量大，不容易保证准确性。相比而言，有限元分析方法借助计算机，计算精度高，
钢桁架桥的结构设计与分析 1、概述 钢桁架桥以其跨越能力强、施工速度快、承载能力强、耐久性好普遍应用于铁路桥梁。长期以来，由于钢材价格高，材料养护费用高，钢桁架桥梁在公路领域应用较少。近年来，随着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，钢结构桥梁越来越多的在公路工程领域得到应用。 相比较我国当前100m左右中等跨径常用的桥型如连续梁、系杆拱、矮塔斜拉桥等结构，钢桁架桥梁虽然建筑成本高，但刨去成本控制的因素，钢桁架桥具有以下的几点优越性：1.建筑高度低，由于钢桁架结构主桁主要由拉杆和压杆构成，对杆件界面的抗弯刚度要求不大，因此钢桁架的建筑高度由横梁控制，在桥梁宽度不是非常大时可极大的降低桥梁建筑高度，尤其适用于对桥梁建筑高度有严格限制的桥梁；2.施工周期短，速度快。钢桁架施工可在工厂制作杆件，运到现场拼装成桥，可采用顶推和支架拼装等方法，这使它在很多工期较紧的工程（如重要道路的桥梁改建）和跨越重要道路的跨线桥上成为桥型首选之一；3.随着钢结构防腐技
术的提高，钢桁架桥的耐久性大为提高，同时钢材作为延性材料，结构安全性较混凝土桥梁高。正因为钢桁架桥梁的这几方面的优点，桁架桥梁成为特定条件下的经济而合理的桥型选择。 2、结构设计 公路桥位于江苏省境内，正交跨越京杭大运河，河口宽95m，通航净空要求90x7m，桥梁主跨采用97m，由于桥梁中心至桥头平交处距离仅140余米，若采用其他结构纵坡将达到5%以上，经综合考虑，主桥采用97m下承式钢桁架结构。 2.1主桁 主桁采用带竖杆的华伦式三角形腹杆体系，节间长度5.35m，主桁高度8m，高跨比为1/12.04。两片主桁中心距为8.6m，宽跨比为1/11.2，桥面宽度为8m。
我认识的钢桁梁桥 摘要介绍钢桁梁桥的组成、构造、计算等内容，以及本人对钢桁梁桥的浅见 1 概述 钢桁梁桥可以看作是将实腹的钢板梁桥按照一定规则空腹化的结构形式，结构整体上为梁的受力方式，即主要承受弯矩和剪力的结构。 1.1基本组成 钢桁梁桥可以看作是将实腹的钢板梁桥按照一定规则空腹化的结构形式，结构整体上为梁的受力方式，即主要承受弯矩和剪力的结构。下图1.1-1为下承式钢桁梁桥的基本组成情况。 图1下承式钢桁梁桥的基本组成情况 1.主桁 主桁是钢桁梁桥的主要承重结构，最常采用的是平面桁架，在竖向荷载作用下其受力实质是格构式的梁。主桁由上弦杆、下弦杆和腹杆组成。 2.联结系 1)分类：纵向联结系和横向联结系 2)作用：联结主桁架，使桥跨结构成为稳定的空间结构，能承受各种横向 荷载 3)纵向联结系分上部水平纵向联结系和下部水平纵向联结系；主要作用为 承受作用于桥跨结构上的横向水平荷载、横向风力、车上横向摇摆力及 离心力。另外是横向支撑弦杆，减少其平面以外的自由长度。 4)横向联结系分桥门架和中横联；主要作用为是增加钢桁梁的抗扭刚度。 适当调节两片主桁或两片纵联的受力不均。 3.桥面系
1)组成：由纵梁、横梁及纵梁之间的联结系 2)传力途径：荷载先作用于纵梁，再由纵梁传至横梁，然后由横梁传至主 桁架节点。 4.制动联结系 制动联结系也称为制动撑架，设置在于桥面系相邻的平纵联的中部，通常由四根杆件组成。作用是将纵梁上的纵向水平制动力传至主桁，以减小制动力对横梁的不利影响。 5.桥面、支座及墩台与其它桥梁相似。 1.2 主桁架的图式及特点 1.主桁架的常用类型 2 2)节间长度 铁路钢桥：中、小跨径的桁架，上承式桁架的节间长度一般为3~6m，下承式桁架的节间长度一般为6~10m，跨径较大的下承式桁架节间可达12~15m。公路钢桥：节间长度可适当增大。
浅谈铁路钢桁梁桥 摘要：本文通过查阅整理国内外相关资料，总结阐述了钢桁梁桥的特点、发展情况、施工方法及未来发展趋势，并对现今用在钢桁梁桥中的整体式节点和正交异性板进行了探索。 关键字：铁路钢桁梁桥发展情况整体式节点正交异性板 一、前言 钢桥由于其材料高强度、高弹性模量而构件相对较轻, 施工比预应力混凝土桥轻盈和方便等特点，大量使用在大中跨度的桥梁上。其中，钢桁梁桥由桁架杆件组成，尽管整体上看钢桁梁桥以受弯和受剪为主，但具体到每根桁架杆件则主要承受轴向力。与实腹梁相比是用稀疏的腹杆代替整体的腹板，从而节省钢材和减轻结构自重，又由于腹杆钢材用量比实腹梁的腹板有所减少，钢桁梁可做成较大高度，从而具有较大的刚度及更大的跨越能力。本文通过查阅整理国内外相关资料，总结阐述了钢桁梁桥的特点、发展情况、施工方法及未来发展趋势，并对现今用在钢桁梁桥中的整体式节点和正交异性板进行了探索。 二、钢桁梁桥的特点 钢桁梁桥综合了钢材和桁架结构的特点： （1）跨越能力大。由于钢材强度大，在相同的承载能力条件下，与混凝土桥梁相比，钢桥构件的截面较小，所以钢桥自重轻，加大桥梁的跨越能力。 （2）易于修复和更换。 （3）钢桁梁的杆件和节点较多，构造较为复杂，制造较为费工。 （4）钢材易锈蚀，需要定期检查和维护，故养护费用高。 （5）造价较高。 （6）抗压能力强，整体性好。 三、钢桁梁桥的发展情况 1894年，我国第一次主持修建钢桁梁桥——滦河大桥，由我国工程师詹天佑主持完成。其上部结构由多孔钢桁梁和钢板梁组成。建国以前所建的钢桁梁桥跨度较小，所用的钢材都是进口的，结构都采用铆钉，工艺简陋，建国后，钢桁梁桥技术发展很快。20世纪60年代中期，为加快铁路建设，在成昆铁路修建中，系统地研究了栓焊钢桁梁桥新技术，一举建成各种不同结构型式的栓焊钢桁梁桥四十几座，结束了在我国使用了近100年的铆接钢桁梁桥的历史，这在我国钢桁梁桥发展史上是一个很大的进步。其中1966年建成的饮水河大桥主跨112米，为中国第一座栓焊钢桥。 1995年建成通车的孙口黄河大桥位于京九铁路线上，是一座跨越黄河的双线铁路桥，正桥为下承式连续钢桁梁桥，主桁采用三角形钢桁架，标准节间常12m，桁高13.6m，桁宽10m；上、下弦杆和支点处斜杆采用箱型截面，其余腹杆为工字型截面；主桁与节点板焊接成整体在预制厂进行，该桥系中国首次采用整体节点构造。在建成孙口黄河大桥的基础上，与1999年在长东铁路一桥上游（南）30m处，平行建成了长东铁路二桥，该桥采用三角桁架整体节点栓焊结构，从设计和建造技术上较一桥都有很大改进。 2000年竣工通车的芜湖长江大桥为公铁两用桁架低塔斜拉桥，其主梁首次
我国大跨度空间钢结构的发展与展望 1.前言 本文所指的大跨度空间钢结构主要是指网架、网壳结构及其组合结构(两种或两种以上不同建筑材料组成)和杂交结构(两种或两种以上不同结构形式构成)。这是一类结构受力合理、刚度大、重量轻、杆件单一、制作安装方便的空间结构体系，在近一二十年来获得蓬勃发展，并在大跨度、大柱网的公共和工业建筑中得到广泛应用。它不仅可用于屋盖结构，而且可用于楼层结构、墙体结构和特种结构。 我国自1964年建成第一幢网架结构--上海师范学院球类房屋盖以来，据不完全的统计，至1999年底我国已建成各类网架、网壳结构10000幢(其中网壳结构占4％为400幢)，复幢建筑面积约1200万平方米。目前，年增长的复盖建筑面积为80．1 00万平方米。我国网架、网壳结构生产制造厂已超过100家，如徐州飞虹网架集团公司、杭州大地网架制造有限公司、常州网架厂等，逐步形成了一个新兴的空间钢结构制造行业，可进行批量规模生产。 2.大跨度、大面积网架结构 众所周知的首都体育馆，平面尺寸99m×112．2m，为我国矩形平面屋盖中跨度最大的网架。上海体育馆，平面为圆形，直径110m，挑檐7．5m，是目前我国跨度最大的网架结构。 1996年建成的首都机场四机位机库，平面尺寸(153十153)mx90m[1]，见图1；1999年新建成的厦门机场太古机库，平面尺寸(155十157)mx70m，是我国当前建筑复盖面积最大的单体网架结构，也是目前世界上最大的机库。如包括前几年建成的成都双流机场机库，(平面尺寸87mx140m)、上海虹桥机场机库(平面尺寸95mxl50m )等，表明了中国大型机场的机库都采用了大跨度网架结构。 近十年来，网架结构在我国工业厂房屋盖中得到大面积的推广应用，其建筑复盖面积超过300万平方米，这在世界上是领先的。云南玉溪卷烟厂的连片网架厂房达12万平方米。工业厂房网架中跨度最大的为60m的上海江南造船厂新建厂房[2]。 为增大结构刚度、降低内力峰值、小材大用、方便制作、运输和安装，我国在八十年代后期开始采用三层网架，至今共建成10 幢。首次建成的三层网架是长沙黄花机场机库屋盖[3] 尺寸48m×64m，网架高5m，开口边为四层网架，高7．5m。前面提到的首都机场四机位机库，采用斜放四角锥焊接球节点三层网架，两块网架的实际平面尺寸为84m×150m，网架6m，也是我国跨度最大的三层网架。 3.大跨度、大悬臂网壳结构 1994年建成的天津新体育馆，平面为圆形，直径108m，挑檐13．5m，总直径达135m，曾是我国圆形平面跨度最大的球面网壳。1998年初建成的长春体育馆，平面为120mxl66m枣形，连同支架的平面为146m×192m，是当今我国跨度最大、复盖建筑面积最大的网壳结构[4]]，见图2。我国长期以来网壳结构跨度未突破百米大关的历史已成过去。 正在建设中的深圳市市民中心大屋顶采用了平面尺寸为(154-120)m×486m大鹏展翅形变厚度、双曲率网壳结构，在纵向分为三段，两翼支承在18个树枝形(双向W形)柱帽上，中部支承在36m大圆筒及36m×48m大方筒的侧壁上，建成后使我国复盖建筑面积最大的网壳结构将再创新的记录。 在电厂干煤棚工程中采用网壳结构是近几年来发展起来的，已建的工程有十多幢。嘉兴电厂干煤棚(跨度103．5m，长度80m)和1998年建成的杨州第二发电厂干煤棚(跨度103．6m，长度120m)[5]是我国矩形平面最大跨度的两幢三心圆柱面网壳。 为增加网壳的刚度、改善受力性能，台州电厂干煤棚(跨度80．1m，长度82．2m) 采用了纵向带折线形的圆柱面网壳[6]，见图3。1999年建成的漳州后石电厂干煤棚，采用了直径125m的超过半球的球面网壳，成为我国跨度最大的球面网壳。电厂干煤棚采用网壳结构的平
钢桁梁桥综述
浅谈铁路钢桁梁桥 摘要：本文通过查阅整理国内外相关资料，总结阐述了钢桁梁桥的特点、发展情况、施工方法及未来发展趋势，并对现今用在钢桁梁桥中的整体式节点和正交异性板进行了探索。 关键字：铁路钢桁梁桥发展情况整体式节点正交异性板 一、前言 钢桥由于其材料高强度、高弹性模量而构件相对较轻, 施工比预应力混凝土桥轻盈和方便等特点，大量使用在大中跨度的桥梁上。其中，钢桁梁桥由桁架杆件组成，尽管整体上看钢桁梁桥以受弯和受剪为主，但具体到每根桁架杆件则主要承受轴向力。与实腹梁相比是用稀疏的腹杆代替整体的腹板，从而节省钢材和减轻结构自重，又由于腹杆钢材用量比实腹梁的腹板有所减少，钢桁梁可做成较大高度，从而具有较大的刚度及更大的跨越能力。本文通过查阅整理国内外相关资料，总结阐述了钢桁梁桥的特点、发展情况、施工方法及未来发展趋势，并对现今用在钢桁梁桥中的整体式节点和正交异性板进行了探索。 二、钢桁梁桥的特点 钢桁梁桥综合了钢材和桁架结构的特点： （1）跨越能力大。由于钢材强度大，在相同的承载能力条件下，与混凝土桥梁相比，钢桥构件的截面较小，所以钢桥自重轻，加大桥梁的跨越能力。 （2）易于修复和更换。 （3）钢桁梁的杆件和节点较多，构造较为复杂，制造较为费工。 （4）钢材易锈蚀，需要定期检查和维护，故养护费用高。 （5）造价较高。 （6）抗压能力强，整体性好。 三、钢桁梁桥的发展情况 1894年，我国第一次主持修建钢桁梁桥——滦河大桥，由我国工程师詹天佑主持完成。其上部结构由多孔钢桁梁和钢板梁组成。建国以前所建的钢桁梁桥跨度较小，所用的钢材都是进口的，结构都采用铆钉，工艺简陋，建国后，钢桁梁桥技术发展很快。20世纪60年代中期，为加快铁路建设，在成昆铁路修建中，系统地研究了栓焊钢桁梁桥新技术，一举建成各种不同结构型式的栓焊钢桁梁桥四十几座，结束了在我国使用了近100年的铆接钢桁梁桥的历史，这在我国钢桁梁桥发展史上是一个很大的进步。其中1966年建成的饮水河大桥主跨112米，为中国第一座栓焊钢桥。 1995年建成通车的孙口黄河大桥位于京九铁路线上，是一座跨越黄河的双线铁路桥，正桥为下承式连续钢桁梁桥，主桁采用三角形钢桁架，标准节间常12m，桁高13.6m，桁宽10m；上、下弦杆和支点处斜杆采用箱型截面，其余腹杆为工字型截面；主桁与节点板焊接成整体在预制厂进行，该桥系中国首次采用整体节点构造。在建成孙口黄河大桥的基础上，与1999年在长东铁路一桥上游（南）30m处，平行建成了长东铁路二桥，该桥采用三角桁架整体节点栓焊结构，从设计和建造技术上较一桥都有很大改进。 2000年竣工通车的芜湖长江大桥为公铁两用桁架低塔斜拉桥，其主梁首次
大跨度空间钢结构的应用与发展 摘要本文阐述了我国大跨度空间钢结构应用与发展的基本情况。根据我国网架、网壳、管桁结构等大跨空间钢结构获得广泛应用的实际情况，将其归结为结构形式多样化，结构新材料应用拓展，现代预应力技术的引入等特点，通过对典型大跨度空间钢结构工程实例的分析，正确认识与理解大跨度建筑结构形式的选择。最后本文展望了二十一世纪的大跨度空间钢结构。 关键词大跨度结构；空间钢结构；预应力钢结构；应用与发展；展望 正文近年来，随着经济、文化的飞速发展及空间结构的形式多样化，大跨度钢结构的发展非常迅猛，并已广泛地应用于文化体育场馆、会议展览中心、机场候机厅、歌剧院等大型公共建筑以及不同类型的重型工业建筑中。 一、大跨度结构系指跨度等于或大于60m的结构，而本文所指的大跨度空间钢结构主要是指网架、网壳结构及其组合结构(两种或两种以上不同建筑材料组成)和杂交结构(两种或两种以上不同结构形式构成) 大跨度空间钢结构包括有大跨度、大面积网架结构、大跨度、大悬臂网壳结构、组合网架结构、组合网壳结构、预应力网架与网壳结构、斜拉网架与网壳结构、铝合金、不锈钢等材料的网架与网壳结构、特种网架与网壳结构等。这是一类结构受力合理、刚度大、重量轻、杆件单一、制作安装方便的空间结构体系。它不仅可用于屋盖结构，而且可用于楼层结构、墙体结构和特种结构。 二、大跨度预应力钢结构 大跨度预应力钢结构是由高强度、抗腐蚀、抗疲劳钢索与各种形式空间钢结构组合而成的一种新型结构形式，将柔性的钢索与刚性的钢结构完美地融合到一起，为建筑师提供了既实用又经济的覆盖大面积、大空间的建设手段。这一类结构受力合理、刚度大、重量轻,制作安装也比较方便,在近十多年来得到开发与发展,并在大跨度、大柱网的公共与工业建筑中得到应用,且受到国内外科技界和工程界的关注和重视,其推广应用和发展前景是无比广阔的。 采用预应力技术于大跨度空间钢结构具有如下的特色和优势. (1）可以改变结构的受力状态,满足设计人员所要求的结构刚度、内力分布和位移控制. (2)通过预应力技术可以构成新的结构体系和结构形态(形式),如索穹顶结构等.可以说,没有预应力技术,就没有索穹顶结构. (3)预应力技术可以作为预制构件(单元杆件或组合构件)装配的手段,从而形成一种新型的结构,如弓式预应力钢结构. (4)采用预应力技术后,或可组成一种杂交的空间结构,或可构成一种全新的空间结构,其结构的用钢指标比原结构或一般结构可大幅度的降低,具有明显的技术经济效益. 1、国家体育场工程实例分析 （1）、工程概况被称作“第四代体育馆”的“鸟巢” 国家体育场是2008年北京奥运会的标志性建筑，她 位于北京北四环边，包含在奥林匹克国家森林公园 之中，主体建筑紧邻北京城市中轴线，并与国家体 育馆和国家游泳中心相对于中轴线均衡布置。占地 面积20.4万平米，总建筑面积25.8万平米，拥有9.1 万个固定座位，内设餐厅、运动员休息室、更衣室等。2008年奥运会期间，承担开幕式、闭幕式、田径比赛、男子足球决赛等赛事活动。该工程总投资4.5亿美元，是全球目前 投资最大的建筑物，也是迄今为止世界上最具现代化和人性化的体育场馆。
现代钢桥课程设计 学院：土木工程学院 班级：1210 姓名：罗勇平 学号：1208121326 指导教师：周智辉 时间：2015年9月19日
目录 第一章设计说明 .............................................. 错误！未定义书签。第二章主桁杆件内力计算 . (5) 第三章主桁杆件截面设计与检算 (14) 第四章节点设计与检算 (23)
第一章 设计说明 一、设计题目 单线铁路下承式简支栓焊钢桁梁设计 二、设计依据 1. 设计规范 铁道部《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1-2005) 铁道部《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB10002.2-2005) 2. 结构基本尺寸 计算跨度L=48m ；桥跨全长L=49.10m ；节间长度d=8.00m ；主桁 节间数n=6；主桁中心距B=5.75m ；平纵联宽度B 0=5.30m ；主桁高度H=11.00m ；纵梁高度h=1.45m ；纵梁中心距b=2.00m ；主桁斜角倾角?=973.53θ，809.0sin =θ，588.0cos =θ。 3. 钢材及基本容许应力 杆件及构件用Q370qD ；高强度螺栓用20MnTiB 钢；精制螺栓用 BL3；螺母及垫圈用45号优质碳素钢；铸件用ZG25Ⅱ；辊轴用锻钢35。钢材的基本容许应力参照《铁路桥梁钢结构设计规范》。 4. 结构的连接方式及连接尺寸 连接方式：桁梁杆件及构件采用工厂焊接，工地高强度螺栓连接； 人行道托架采用精制螺栓连接。 连接尺寸：焊缝的最小焊脚尺寸参照《桥规》；高强度螺栓和精 制螺栓的杆径为22φ，孔径为mm d 23=。 5. 设计活载等级 标准中—活载。 6. 设计恒载 主桁m kN p /70.123=；联结系m kN p /80.24=；桥面系m kN p /50.62=； 高强度螺栓%3)(4326?++=p p p p ；检查设备m kN p /00.15=；桥面m kN p /00.101=；焊缝%5.1)(4327?++=p p p p 。 计算主桁恒载时，按桥面全宽恒载7654321p p p p p p p p ++++++=。 三、设计内容 1. 确定主桁型式及主要参数； 2. 主桁杆件内力计算(全部)，并将结果汇制于2号图上； 3. 交汇于E 2、A 3节点（要求是两个大节点）的所有杆件截面设计与 检算；
破碎站钢结构有限元分析(ANSYS) 摘要本文主要对某煤矿地面生产系统，一次破碎站钢结构进行有限元分析。破碎站由受料仓与给料机和破碎平台与控制室两部分组成。对两部分的钢结构分别进行有限元分析。在结果中找到危险的部位进行具体的分析。首先，建立受料仓与给料机的有限元实体模型。计... 摘要
本文主要对某煤矿地面生产系统，一次破碎站钢结构进行有限元分析。破碎站由受料仓与给料机和破碎平台与控制室两部分组成。对两部分的钢结构分别进行有限元分析。在结果中找到危险的部位进行具体的分析。
首先，建立受料仓与给料机的有限元实体模型。计算等效的载荷，计算出钢结构在载荷下的应力和变形并分析它们的分布情况。
其次，破碎平台与控制室求解过程和上边的一样，但是破碎平台和控制室的连接是铰接，所以在建模的过程中采用耦合的方法进行处理。
最后，对两个有限元实体模型进行模态分析，分别求解出固有频率和模态振型图。
关键词 有限元；钢结构；模态分析
ABSTRACT
This dissertation mainly to an open coalmine ground production system, one broken to stand steel construction finite element analysis. Store -give material machine and broken platform- control room two parts make up the crush station. Finite element analysis to the steel construction of two parts comparatively. Find the dangerous part to carry on concrete analysis of the result.
First of all, set up the finite element of Store -give material machine’s entity model. Calculate the equivalent load; solve out the stress and strain of the steel construction under the load and analysis their distribution situation.
1.1有限元分析方法介绍1
1.2大型有限元分析软件ANSYS介绍2
基于有限元软件ABAQUS的组合结构分析 摘要：本文通过大型有限元工程模拟软件ABAQUS对波纹钢腹板组合梁建立有限元模型，并与试验数据作对比，检验有限元分析的正确性。 关键词：组合梁、有限元 Abstract: this paper through the large finite ABAQUS software engineering simulation of the corrugated steel beams webs, a finite element model and with the test data as compared to test the validity of the finite element analysis. Key words: the composite beams, finite element 0引言 有限元数值分析方法起源于20世纪50年代飞机结构分析，并由其理论依据的普遍性己被推广到其它很多领域。在结构分析领域，几乎所有的弹塑性结构静、动力学问题都可以用它求得满意的数值结果。桥梁结构作为众多结构中的一种，利用有限元数值方法分析其力学特性同样可以得到很好的数值分析结果。 波纹钢腹板预应力组合箱梁桥是20世纪80年代起源于法国的一种新型组合桥梁，此类新型结构与传统的混凝土箱梁相比有以下优点：(1) 自重降低，抗震性能好。腹板采用较轻的波形钢板，其桥梁自重与一般的预应力混凝土箱梁桥相比大为减轻，地震激励作用效果显著降低，抗震性能获得一定的提高。(2) 改善结构性能，提高预应力效率。波形钢腹板的纵向刚度较小，几乎不抵抗轴向力，因而在导入预应力时不受抵抗，从而有效地提高预应力效率。(3)充分发挥各种材料特性。在波形钢腹板预应力箱梁桥中，混凝土用来抗弯，而波形钢腹板用来抗剪，几乎所有的弯矩与剪力分别由上、下混凝土翼缘板和波形钢腹板承担，而且其腹板内的应力分布近似为均布图形，有利于材料发挥作用。[1-5] 本文通过大型有限元工程模拟软件ABAQUS对波纹钢腹板试验梁建立有限元模型，并与试验数据作对比，检验有限元分析的正确性。 1 有限元建模 1.1单元选择 有限元工程模拟软件的实体单元库包含二维和三维的一阶插值单元和二阶插值单元，积分方式有完全积分和减缩积分。三维实体单元有四面体和六面体。四面体单元有4节点12自由度和10节点30自由度的四面体单元，六面体单元
现代大跨度空间钢结构施工技术 发表时间：2017-10-16T16:09:22.047Z 来源：《基层建设》2017年第18期作者：魏文龙1 吴鑫2 [导读] 摘要：建筑是伴随人类文明的发展而兴起的，从最初的遮风挡雨到后来的生活、生产场所，建筑在社会发展中的地位与日俱增，成为人类日常活动的重要基础要素。 1身份证号码：42232419851007xxxx；2身份证号码：34082819860805xxxx 中国十七冶集团有限公司冶金工程技术公司摘要：建筑是伴随人类文明的发展而兴起的，从最初的遮风挡雨到后来的生活、生产场所，建筑在社会发展中的地位与日俱增，成为人类日常活动的重要基础要素。近些年，得益于建筑施工技术的发展和材料技术的更新，诸多先进的设计理念得以实现，为人们提供更加广阔的室内空间，满足人类活动对空间的需要。其中，大跨度空间结构就是为满足人们的空间需要而形成的建筑结构，能够提供相对广阔 的室内空间，满足体育场馆、博物馆、大型会展中心等场所的需要。 关键词：现代大跨度空间；钢结构；施工技术 1大跨度空间钢结构施工技术应用特点 相关研究表明，大跨度空间钢结构施工技术应用特点主要体现在三个方面，即钢材强度要求高、预应力控制效果好以及焊接工程量大。随着钢结构跨度的不断增加，使得超过百米以及壳体结构在工程建设中得到良好的实践应用。具体来说，工程建设的跨度越大，其悬臂所要承受的荷载就越大，这就要求钢材的强度必须得到设计要求标准。在以往传统的建筑结构中，对于大跨度问题，是通过设置柱体或是梁体，来减小跨度长度，从而提高整个结构的承载能力的。但大跨度的设计理念下，没有柱子或是梁体来提供支撑，因此，设计人员要控制好钢材应用的强度，来克服剪力。在预应力方面，其重要体现的张拉结构与索穹顶，能够大幅度增强钢材的使用强度。例如，当预应力施加于抗震性系统构建，其不仅能够缓解结构的弹性形变，还能增强构件应用的耐久性，从而延长其使用寿命。值得注意的是，目前可供选择的预应力技术包括：后张法与先张法，技术人员要根据工程项目的实际情况，采用具有适用性的张拉方法。大跨度空间钢结构中，对于众多节点的连接大多采用焊接施工方法。因焊接瞬间高温作业会改变钢材的性能效果，因此，在焊接前，施工技术人员要做好一系列的准备工作，即在钢筋对接位置设置凹槽。此过程，施工人员要通过测算焊接接缝的长度，来确定昂管凹槽的设置深度。而对于两个焊接钢材的连接板应采用围焊固定的方式，或是将连接件方向设置在沿着钢构件剪切力摆放，来防止板材外漏问题的出现。 2大跨度钢结构施工技术问题分析 2.1仿真技术 以往，大跨度钢结构的真实受力情况是当时工作人员所真正注重的，但在施工期间钢结构的受力状态却往往被人们所忽视。现如今，随着经济社会和建筑业的不断发展，钢结构的跨度在不断增大，从而在工程施工过程中出现了诸多的技术安全问题。然而，钢结构在施工期间以及使用受力过程中出现了各种不同之处，从而造成在钢结构在不同的时期出现不同的受力状态。通过仿真计算分析，能预先发现施工过程中的薄弱环节和重点控制部位，能直观实现对结构整个施工过程的控制并最终实现正确的形状尺寸。在大跨度施工过程中，仿真技术有以下应用：①卸载期间出现的仿真模拟；②大跨度钢结构安装时，有效利用预变形技术，从而确保钢结构安装位置的准确性；③在大跨度钢结构施工中进行吊装时，大型构件的仿真；④钢结构拼接时的仿真；⑤在钢结构施工过程中，工程实际情况模拟仿真等。 2.2支撑柱设置问题 一般而言，在进行大跨度钢结构施工时，在整体结构达到设计受力状态之前，需要采取措施对钢结构承担一部分作用力，此时就需要用到支撑柱。虽然说支撑柱在短期内能够支撑钢结构，有利于钢结构施工，但是从长久来看，支撑柱可能会给钢结构带来比较严重的负面作用。由于支撑柱只是在进行钢结构施工时而对其的一个短期承担，并非一直支撑着，施工完成后需要拆除，因而在前期对其进行设计时，应充分考虑施工周期、交叉影响、吊装半径、分段受力状态等因素，特别是整体结构受力，避免钢结构中的一些作用力分布出现问题，临时支撑点处及附近区域内力加大，从而对工程整体的安全性和稳定性带来影响，引起安装过程中结构构件的破坏。 2.3平面稳定性问题 在进行大跨度钢结构施工时，吊装也是必不可少的一个环节。通常为确保施工中吊件的稳定性，需要特别注意不可让吊件发生平面失衡情况。所谓平面失衡，一般说的是那些较大的构件或拼装单元。因而在目前的大跨度钢结构施工过程中，还存在许多构件平面失稳情况，发生这种情况主要是由于构件或节点的强度不足而破坏，一旦发生这种情况，整个钢结构施工工程的稳定性都会受到极为严重的影响，破坏力极大。与此同时，若是施工时构件太过沉重或是吊点位置过多，也会造成平面结构失衡不稳，因此在吊装过程中应重点考虑和解决如何选择吊点问题。 3大跨度空间钢结构的施工技术浅析 3.1高空原位单元安装技术 该种安装技术属于原位安装技术，即将构件直接运输到预先设计的安装位置进行固定，然后对构件之间采取焊接方式连接，完成安装工作。这种安装方式省略了吊运和拼装的实际，但是对施工提出更高的要求。具体来说，首先，应该搭建稳定的高空作业平台，满足安装的空间要求；其次，对构件进行合理固定，避免因固定不当导致的安装结构的破坏；最后，注意焊接的效率和速度，尽可能采取多点施工，提升施工的效率，尽早形成稳定的结构支撑。 3.2分段吊装技术 所谓分段吊装是指进行吊装前先对构件进行小区域的拼装，形成相对独立的稳固单元，之后对单元进行吊装，在预先设计的位置进行拼接，最终形成统一的空间结构。该种结构形式能够减少一定量的高空安装任务，降低施工的高峰风险，对高空吊装设备的需求相对较大，是大跨度空间钢结构施工的常用技术。 3.3整体安装技术 整体安装技术是对分段吊装技术的极限化，结构的所有构件在地面拼装完成，之后通过高空起重设备起吊到设计为主，进行固定，完成整个安装工作。该种安装技术能够大度降低高空安装的工作量，给予施工极大的安全和质量保证。此外，在地面完成整个拼装工作，临时固定点的需求少，节省相应的固定工作量。根据钢结构的提升方式的不同，整体安装技术可以细分为整体提升安装技术、整体吊装安装技术和顶升安装技术三种。①整体提升安装技术。该技术是通过起重机或提升设备将地面组装的钢结构提升到合适的高度进行安装，在实际的施工中应用最为普遍，其施工的难点在于控制提升的高度。近年来，随着机械自动化技术的发展，提升过程借助计算机软件可以实现