桁架桥分析和总结.docx

目录

1、结构选型 2

设计背景 2

设计思路 3

2、模型方案及制作 3

模型方案 3

构件加工处理及节点图 5

3、结构分析计算 6

3.1.静力分析 6

3.2、动力分析 8

4、承载能力估算及结论 10

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1、结构选型

设计背景

桁架桥（trussbridge）是以桁架作为上部结构主要承重构件的桥梁。在桥梁中被广泛应用，如大家熟知的现代诗人徐志摩脍炙人口的《再别康桥》中的桥就是一座桁架桥。我国1993年建造的九江长江大桥，是京九铁路和合九铁路的“天堑通途”，为双层双线铁路、公路两用桥，铁路桥长7675米，公路桥长4460米，其中江上正桥长1806米，是世界最长的铁路、公路两用的钢桁梁大桥。

桁架桥（见图1）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称为主桁平面。中、小跨度采用不变的桁高，即所谓平弦桁架或直弦桁架。桁架结构可以形成梁式、拱式桥，也可以作为缆索支撑体系桥梁中的主梁（或加劲梁）。

图1 桁架桥

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设计思路

在满足竞赛赛题要求的前提下，通过合理设计简支桥的结构形式，实现较大的结构强度、刚度以及良好的抗冲击荷载性能。刚柔支撑并济的桁架结构体系制作工艺简单、传力明确高效，具有较强的承重能力。

根据设计要求和材料特性，经我们小组讨论分析，按“实用、经济、安全、美

观”的桥梁设计原则，同时，考虑简支桥梁集中力作用下的三角形弯矩图，决定选做变截面梁式桁架桥模型。

本桥设计为上承式梁式桁架桥，梁体为平面桁架体系（见图2）。

图2双飞桥有限元模型透视图

2、模型方案及制作

模型方案

本桥跨度为1.00m，两端支座长度为0.016m，桥高为0.12m，每个节间尺寸取为0.05m，上弦杆采用两根4mm×6mm粘结而成，截面尺寸为4mm×6mm×2；下弦杆截面为4mm×6mm，中间竖杆截面尺寸为4mm×6mm；长斜杆尺寸为4mm×6mm，腹杆尺寸为2mm×2mm。两榀桁架通过横梁（上平面杆截面尺寸为2mm×4mm×2，下平面杆截面尺寸为2mm×4mm×2）和垂直交叉支撑（杆截面尺寸为2mm×4mm）连接成一立体桁架。

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模型具体尺寸图见图3。

平面尺寸图

模型前视尺寸图图3桥模型具体尺寸图

从结构的外形上看，我们选择三角形作为主体形状，受力合理，加载方便。我们直接使用所给材料粘接，节点处采用三角形或梯形或矩形的节点板用502胶粘住，以保证节点的稳固性。斜梁相交时，两根梁刻槽榫结，用胶水加固，这大大提高了斜梁的稳定性和强度。由于单根木材抗剪承载力不足，而两根粘结在一起时刚度有过大，因此我们采用两根木条并排，中间定距嵌入一定距离的木块，以增加桥梁抗剪能力，并适当减小其刚度。根据midas/civil软件建立的模型分析结果，我们加强顶部和支座强度。

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构件加工处理及节点图

（a）节点咬接图

（a）节点咬接图

（b）腹杆连接关系图

（c）节点加固处理图 （d）支座处理图

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3、结构分析计算

本桥为上承式桁架桥，全桥荷载主要包括静载和动载两个方面，静载包括桥体自重及砝码自重，动载即3Kg砝码提升10cm后自由下落产生的冲击力。

3.1.静力分析

（1）桥体自重

经天平称量本桥的质量m= 87.25g，则桥模型自重W=mg=0.08725×10=0.8725N。

（2）模型建立

采用midas/civil分析软件对本桥在自重和10kg的砝码作用下进行静力分析，首先建立有限元模型，由于节点连接处具有一定的刚度，在建立模型时，上下弦杆、腹杆、支撑等均采用空间梁单元，定义材料属性和截面特性，施加支座约束，建立的模型见图6。

图6结构模型

（3）施加荷载求解

在上弦平面中间两个节点及最近边节点分别施加集中力P1=25N，P2=12.5N，然后进行求解。

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（4）计算结果

图7施加静力荷载

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