高良涧GFRP桁架桥结构设计分析

frpuhpc板桁组合梁桥结构体系及节点连接性能日期:目录•引言•frpuhpc板桁组合梁桥结构体系•节点连接性能研究•数值模拟与优化设计•工程实例及效果分析•结论与展望引言研究背景与意义传统钢结构桥梁的局限性城市交通建设的发展需求组合结构桥梁的优缺点和适用范围FRP轻质高强材料的兴起和应用国外研究现状及发展趋势国内研究现状及发展趋势国内外研究现状及发展趋势研究内容FRP与UHPC材料的性能、组合梁的受力性能、节点的连接性能等。

研究方法实验研究、数值模拟、理论分析等。

研究内容和方法frpuhpc板桁组合梁桥结构体系FRP轻质高强，具有较好的耐腐蚀性，可以提高桥梁的使用寿命。

结构特点耐久性FRP的弹性模量比钢材高，可以提供较好的刚度。

刚度大FRP材料可以按照设计要求方便地加工成各种形状和尺寸，有利于施工。

施工便捷抗拉强度高抗压强度低抗疲劳性能好FRP的抗压强度比钢材低，需要特别关注其受压情况。

FRP的抗疲劳性能较好，可以更好地承受交变载荷。

03力学性能02 01FRP的抗拉强度比钢材高，可以更好地承受拉力。

FRP与钢节点连接时，需要充分考虑其受力特点，合理设计连接方式。

节点设计FRP材料的加工和安装精度要求较高，需要严格控制施工过程。

施工控制FRP材料的使用寿命较长，但需要定期进行检查和维护，以保证桥梁的安全使用。

维护管理设计与施工要点节点连接性能研究FRP-UHPC板与钢桁架的连接采用新型节点形式，具有构造简单、传力明确、承载力高等特点。

连接方式新型节点形式具有较高的抗疲劳性能，能够满足桥梁长期使用的要求。

特点连接方式及特点强度分析结果表明，新型节点形式的强度较高，能够承受较大的承载力。

分析方法采用有限元分析方法对FRP-UHPC板与钢桁架的连接节点进行力学性能分析。

刚度分析结果表明，新型节点形式的刚度较好，能够保证桥梁的正常使用。

力学性能分析通过对FRP-UHPC板与钢桁架的连接节点进行试验研究，验证了新型节点形式的可行性。

钢桁梁桥设计与计算详细解读，从基础开始~一、钢桁梁的组成1、分类：按桥面位置的不同分为上承式桁梁桥、下承式桁梁桥、和双层桁梁桥2、组成：由主桁、联结系、桥面系及桥面组成（一）主桁它是的主要承重结构，承受竖向荷载。

主桁架由上、下弦杆和腹杆组成。

腹杆又分为斜杆和竖杆；节点分大节点和小节点；节间距指节点之间的距离。

（二）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。

（三）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。

（四）桥面桥面是供车辆和行人走行的部分。

桥面的形式与钢梁桥及结合梁桥相似。

二、主桁架的图式及特点⌝三角形桁架（Warren trussesυ节间距较小时不设竖腹杆，较大时可设竖腹杆υ弦杆的规格和大节点的个数较少，适应定型化设计，便于制造和安装υ我国铁路中等跨度（L=48m~80m）下承式栓焊钢桁梁桥标准设计。

⌝斜杆形桁架(Pratt trusses)υ斜腹杆仅受压或受拉υ弦杆和竖杆规格多，均为大节点。

⌝双重腹杆桁架(Parallel chord rhombic truss)υ斜杆只承受节间剪力的一半υ受压斜杆短，对压屈稳定有利。

υ适用于大跨度钢桁梁，如武汉、南京长江大桥和我国铁路标准设计(L=96m~120m)下承式简支栓焊钢桁梁桥。

主桁架的主要尺寸⌝先确定桥梁跨度，再确定主桁架的主要尺寸包括：桁架高度、节间长度、斜杆倾角和两片主桁架的中心距。

⌝在拟定上述尺寸时，要综合考虑各种影响因素，相互协调，尽可能采用标准化和模数化，目的在于使设计、制造、安装、养护和更换工作简化及方便。

两种桁架桥的力学模型分析一、桁架桥桁架桥（Truss Bridge）是指以桁架作为上部结构主要承重构件的桥梁。

桁架桥一般由主桥架、上下水平纵向联结系、桥门架和中间横撑架以及桥面系组成。

在桁架中，弦杆是组成桁架外围的杆件，包括上弦杆和下弦杆，连接上、下弦杆的杆件叫腹杆，按腹杆方向之不同又区分为斜杆和竖杆。

弦杆与腹杆所在的平面就叫主桁平面。

大跨度桥架的桥高沿跨径方向变化，形成曲弦桁架；中、小跨度采用不变的桁高，即所谓平弦桁架或直弦桁架。

根据结构的不同可简单分为上承式桁架桥和下承式桁架桥。

二、基本模型与假设（1）基本模型将桁架桥抽象为A、B两种模型，上承式桁架桥载重在桁架结构上方，下承式桁架桥载重主要在桁架结构下方，受力分析可得以下两种受力情况。

AB（2）基本假设1.两个杆之间均为铰接；2.桥上载荷（车）简化在各个节点上而不在杆上移动。

3.假定斜杆与水平面夹角为45度。

桥的自重简化为均匀分配至各节点的载重。

三、建立数学模型与分析对图示桁架桥模型（平面）而言，若桥面有n个节点，则共有整座桥上2n-2个节点，可得4n-4个独立方程，共计4n-7个杆件，即有4n-7个未知内力，桥两端支撑点共两个方向四个未知的约束反力，则未知数共有4n-3个为超静定问题，自由度为1；若桥端点有3个未知力，则未知数为4n-4个，静定，自由度为0。

建模时假定桥端点有3个约束反力，即假定左侧顶点处有两个力UX、UY，右侧只有一个力UY。

以桥面有9个节点为例，桥上共有16个节点，为标记简单，将桁架桥的简化模型补成矩形，共有18个节点，33个杆件，如图所示，其中节点J、R为假拟节点，9、16、17、25为假拟杆件。

将约束反力分别标为34、35、36。

共计36个方程（18个节点），36个未知力，方程组可简化为AF=B。

系数矩阵A 与外力矩阵B易从图中得到（以右、上为正方向），详情见程序源码。

故F=A^-1*B。

车经过桥梁可以简化成车载0.05从左到右依次加载到下边每个节点，分别进行计算。

GFRP-钢组合结构桥梁施工技术研究摘要：纤维增强复合材料（GFRP）由于其质轻、强度较高以及耐腐蚀性较强等优点，已被广泛应用于桥梁结构的建筑。

本简要介绍了GFRP桥梁结构的发展历史，分析了GFRP-钢组合结构桥梁的相关施工工艺和施工技术，展望了GFRP-钢组合结构桥梁技术的应用发展前景。

关键词：GFRP-钢组合结构；桥梁；施工技术桥梁是城市交通的关键。

随着城市交通建设的不断推进，桥梁建设的规模也在不断扩大，对于桥梁架设的速度、耐久性、可靠性以及抗超载和抗疲劳性能都提出了更高的要求。

桥梁不仅要承载各种车辆的重量，还有其自重荷载，价值长期暴露在外，还要长期经受雨水、大气等腐蚀介质的影响，同时还需要承受一些不可抗拒的自然灾害的影响，在这种情况下，桥梁结构向着自重轻、耐腐蚀性强的方向发展。

GFRP材料的应用可以有效地实现这个目的。

本文通过回顾GFRP 桥梁结构的发展历史，根据GFRP-钢结构桥梁的应用实例，分析GFRP-钢结构桥梁施工技术。

一、GFRP桥梁结构的发展历史GFRP桥梁结构的探索始于上个世纪70年代末。

由于GFRP材料有着质轻、强度高以及耐腐蚀性强等特点，被认为是建设大跨度桥梁的最佳材料。

1982年，我国便应用了GFRP材料建立了GFRP简支蜂窝箱公路桥，开启了GFRP应用于桥梁建设的时代。

1987年又对该桥进行了检修，将桥的承重体系改成了GFRP-钢组合结构，使用至今，其运行状况依然十分良好。

80年代末，欧洲复合材料桥梁联盟主席Meier教授对GFRP板的加固混凝土结构技术进行了深入的研究，1991年，他将其研究结果应用在了Ibach桥上。

此后，GFRP在桥梁结构加固方面的发展越来越迅速，各国都对此进行了大量的研究，GFRP的应用也越来越广泛。

随着相关研究的不断深入，各国研究者都编写了大量的应用规程，GFRP被工程界广泛接受和了解。

目前，GFRP加固等特点比较突出，完全吻合桥梁需要长期暴露在外且架设速度快的要求，因此，GFRP-钢组合结构桥梁施工技术有望成为桥梁建筑的主要发展方向。

第2章桁架结构桁架结构又被称为屋架结构，是一种常见的工程结构，由许多小的杆件和节点组成。

通过将杆件连接在节点上，形成一个三角形的网格结构。

桁架结构被广泛应用于建筑、桥梁和其他工程领域，具有很好的抗压和抗拉能力，同时也具备较高的刚度和稳定性。

1.桁架结构的基本原理桁架结构的基本原理是通过将杆件连接在节点上，使其形成一个三角形的网格结构。

三角形是一种非常稳定的几何形状，能够承受较大的压力和拉力。

通过多个三角形的组合，可以形成一个稳定的整体结构。

桁架结构的优点之一是其重量轻，但具有较高的强度。

这是因为桁架结构采用了杆件和节点的组合，使力分散到整个结构中，从而减少了单个杆件的受力。

另外，桁架结构还具有较高的刚度和稳定性，能够有效地抵抗外部的振动和变形。

2.桁架结构的应用领域桁架结构被广泛应用于建筑、桥梁和其他工程领域。

在建筑领域，桁架结构常用于大跨度建筑物的屋架设计，如体育馆、展览中心和机场。

桁架结构不仅能够支撑较大的屋盖荷载，还能够提供较大的空间自由度，使建筑内部的空间得到充分利用。

在桥梁领域，桁架结构常用于大跨度桥梁的主梁设计。

桁架结构能够提供较大的横向刚度和纵向稳定性，以适应桥梁的荷载和变形。

同时，桁架结构还能够减少桥梁的自重，提高整体的加固效果。

此外，桁架结构还可以应用于塔架、煤矿井架、水泥工厂、电力塔架等工程领域。

桁架结构在这些领域中能够提供稳定的支撑和强度，同时也能够减少工程材料的使用量，降低工程成本。

3.桁架结构设计的考虑因素在进行桁架结构设计时首先是荷载和受力分析。

需要确定桁架结构所承受的荷载类型和大小，并进行力学分析。

根据力学分析的结果，确定杆件和节点的尺寸和数量，以及连接方式。

其次是材料选择。

桁架结构的材料可以选择钢材、木材、混凝土等。

选择适当的材料需要考虑结构的强度、稳定性和耐腐蚀性等因素。

还需要考虑桁架结构的连接方式。

连接杆件和节点的方式有很多种，如焊接、螺栓连接等。

选择合适的连接方式需要考虑结构的刚度和稳定性，以及施工和维修的便利性。

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。

图1主桁一般构造图主桁上下弦杆均采用箱形截面，截面宽度500mm，高度均为540mm，板厚20～24mm，工厂焊接，在工地通过高强度螺栓在节点内拼接。

桥梁工程中桁架结构的设计与优化桁架结构是桥梁工程中常用的一种结构形式，它由一系列的斜杆和水平杆件组成，形成一个稳定的三维网格结构。

在桥梁设计中，桁架结构有着重要的地位和作用。

本文将探讨桥梁工程中桁架结构的设计和优化方法。

桁架结构的设计是桥梁工程中的核心环节。

在设计之初，首先需要明确桥梁的功能和要求，包括跨越的距离、承载能力等。

根据这些要求，设计师可以选择适当的桁架结构形式，如平行桁架、倒桁架等。

同时还需要考虑桥梁所处环境的因素，如地质条件、风速等。

这些因素将直接影响桁架结构的设计。

设计过程中，桁架结构的稳定性是必须考虑的关键因素。

桁架结构的稳定性与其强度相辅相成，设计师需要采取合适的措施来保证桁架结构的稳定性。

一方面，设计师可以通过优化桁架结构的杆件尺寸，使其能够承受合适的荷载，并避免产生过大的变形；另一方面，设计师还可以通过布置适当的支撑结构来提高桁架结构的稳定性，如设置斜撑、加固节点等。

除了稳定性外，桁架结构的刚度也是需要考虑的因素之一。

刚度是指结构对外力作用下的变形程度，对于桥梁来说，合适的刚度可以提高行车的舒适性和安全性。

桁架结构的刚度主要由杆件的尺寸和节点的刚性决定。

设计师可以通过调整这些参数来控制桁架结构的刚度，以确保其满足工程要求。

在桁架结构的设计中，材料的选择也非常重要。

常用的材料包括钢材、混凝土等，每种材料都有其独特的物理性质和优缺点。

设计师需要根据实际情况选择最合适的材料，并考虑到材料的成本、可持续性等因素。

同时，设计师还需要考虑材料的疲劳性能，特别是对于长跨度桥梁来说，疲劳性能的考虑将是非常重要的。

桥梁工程中的桁架结构设计不仅仅局限于上述提到的几个方面，还包括了许多其他的考虑因素。

例如，在设计过程中，设计师还需要考虑桥梁的美观性、施工的可行性等方面。

此外，设计师还可以运用现代的计算机辅助设计软件，如AutoCAD、ANSYS等，来辅助完成桁架结构的设计工作。

在设计完成后，还需要对桁架结构进行优化。